Fraunhofer-Studie: So viel Wasserstoff benötigt Europa im Jahr 2050

6. Mai 2024 | In einem aktuellen Whitepaper nennt das Wasserstoff-Leitprojekt TransHyDE-Systemanalyse zahlreiche Erkenntnisse zum Hochlauf von Wasserstoffwirtschaft und Infrastruktur. So werde Europa im Jahr 2050 mindestens 700 TWh Wasserstoff pro Jahr benötigen. Stahl- und Chemieindustrie werden die größtem Treiber dieser Nachfrage sein und damit den Wasserstoffhochlauf insgesamt vorantreiben. Und um die Zentren von Produktion, Speicherung und Verbrauch zu verbinden, sei ein europaweites Pipelinenetz erforderlich.

Die Wasserstoffwirtschaft der Zukunft hängt vor allem von der Wasserstoffnachfrage in Industrie, Haushalten und dem Transportsektor ab. Nach 2030 erwarten die Forschenden demnach erhebliche Kostensenkungen bei grünen Energieträgern. Indes würden diese nicht ausreichen, um Niedertemperatur-, Heiz- und Prozesswärme wirtschaftlich zu erzeugen. Insgesamt hat das Team einen Mindestbedarf von 700 TWh gasförmigen Wasserstoff für Europa und Großbritannien im Jahr 2050 ermittelt.

Wasserstoff sei nur dann förderlich für die Umsetzung der Energiewende, wenn seine zeitliche und räumliche Verfügbarkeit den jeweiligen Bedarfen entspreche. Wasserstoff werde so vor allem bei Hochtemperatur- und energieintensiven Prozesswärmeanwendungen benötigt. Weitere Kernanwendungen sind die Nutzung als Rohstoff in der Industrie und der zentralen Strom- und Fernwärmeerzeugung.

Wasserstoffhungrige Stahl- und Chemieproduktion

Im Industriesektor erzeuge alleine die Stahlerzeugung einen Wasserstoffbedarf von 200 bis 300 TWh. Der Vorteil: Die Stahlindustrie benötige zwar große Mengen grünen Wasserstoffs, könne aber flexibel auf Mischungen aus Wasserstoff mit Erdgas umsteigen. Dies helfe bei einer kontinuierliche Transformation.

Auch die chemische Industrie könne eine wichtige Triebfeder für den Ausbau der europäischen Wasserstoffinfrastruktur darstellen. Denn die Produktion von grünem Ammoniak oder anderen Chemikalien benötige große Mengen an Wasserstoff. Co-Koordinator Mario Ragwitz, Institutsleiter am Fraunhofer IEG:

„Allerdings ist es ungewiss, ob die komplette Wertschöpfungskette von Sonnen- und Windstrom über die Wasserstoffproduktion bis zur Produktion verschiedener Chemikalien in Europa realisiert werden kann. Importe von Zwischenprodukten wie grünem Methanol oder Ammoniak könnten die Nachfrage nach Wasserstoff im europäischen Industriesektor reduzieren. Daher wurden diese Sensitivitäten im Rahmen von TransHyDE betrachtet.”

Transportwesen als zweitwichtigster Abnehmer

Zweitwichtigster Abnehmer von Wasserstoff sei das Transportwesen. Denn wie Co-Autor Christoph Nolden, Geschäftsbereichsleiter Netze, Energie- & Verfahrenstechnik am Fraunhofer IEG, erklärt, seien die internationale Flug- und Schiffsverkehr auf synthetische Kraftstoffe auf Wasserstoffbasis angewiesen. Daraus ergebe sich ein Wasserstoffbedarf von insgesamt 450 TWh für grüne Kraftstoffe in 2050.

Allerdings sei noch unklar, wie das technologische Wettrennen zwischen Elektrifizierung und Brennstoffzellenantrieb in Schwerlast-LKWs ausgehen werde. So ergebe sich ein zusätzlicher Bedarf von bis zu 380 TWh in 2050, wenn 40 % der Schwerlast-LKWs mit Brennstoffzellen ausgestattet wären.

Koordiniert wurde das BMBF-Projekt vom Fraunhofer IEG und der Dechema e.V. Das vollständige Whitepaper finden Sie hier.

Produktion von Wasserstoff in Europa

Die Wasserstoffwirtschaft in Europa hänge – so die Forschenden – davon ab, ob die europäischen Ziele zum Ausbau von Wind- und Solaranlagen erreicht würden. Dabei werde sich die Rolle der Elektrolyse laut Co-Koordinator Florian Ausfelder, Fachbereichsleiter Energie und Klima bei der Dechema noch stark verändern. Demnach würde Elektrolyseure im Sinne der Sektorenkopplung in Cluster integriert, um die „sichere und kontinuierliche Lieferung von Wasserstoff für die industrielle Nutzung zu gewährleisten.”

Sobald eine Wasserstoffinfrastruktur wie das Kernnetz etabliert sei, könnten Elektrolyseure dann in das Netz einspeisen und gleichzeitig Flexibilität im Stromnetz bieten. Auch für Stromnetzbetreiber könnten Elektrolyseure dann interessant sein, um den Ausbaubedarf ihres Netzes und damit Kosten zu reduzieren. Zu beachten bliebe, dass gerade zu Beginn des Hochlaufs Alternativen wie blauer Wasserstoff notwendig seien, um den Bedarf decken.

Zuletzt weist die Studie auch auf den notwendigen Ausbau von Transport- und Speicherinfrastruktur hin. Ein wohldimensioniertes Kernnetz könne die Wasserstoffnachfrage bei minimalen Gesamtsystemkosten decken. Importe von Wasserstoffderivaten oder Zwischenprodukten seien zudem kostengünstiger als ihre Produktion in Europa. Insbesondere pipelinegebundene Einfuhren über die MENA-Region seien hier von Interesse. Wie diese günstig erfolgen könnten, ermittelte zuletzt eine ILF-Studie.

 

(Quelle: Fraunhofer IEG/2024)

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