Ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Verbänden unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat im Projekt PoWerD einen Wasserstoff-Potenzial-Atlas bereitgestellt. Er kennzeichnet und bewertet geeignete Standorte für die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse und dessen Nutzung in verschiedenen Industriebranchen und im Verkehr.
Wasserstoff ist ein zentraler Baustein für die umfassende Kopplung der Sektoren Elektrizität, Wärme, Verkehr und Industrie. Als leicht zu transportierender chemischer Energieträger trägt er zu Stabilisierung des Stromnetzes bei und ersetzt fossile Brennstoffe und Chemikalien. Die Elektrolyse wird damit zu einer Schlüsseltechnologie der Energiewende, weshalb die EU-Wasserstoffstrategie bis zum Jahr 2030 die Installation von Elektrolyseuren mit einer Leistung von mindestens 40 Gigawatt anstrebt.
Doch wo ist der Einsatz von Elektrolyseuren in Deutschland besonders sinnvoll? Der nun veröffentlichte PoWerD-Potenzialatlas zeigt räumlich aufgelöst geeignete Standorte auf – in unterschiedlichen Szenarien und mit diversen Geschäftsmodellen. Der Atlas kann von Projektierern, Energieversorgern, Kommunen und Behörden zur Identifikation geeigneter Anlagenstandorte verwendet werden. Er zeigt für die Standorte verschiedene Kennzahlen auf, die für eine Investitionsentscheidung richtungsweisend sind: neben der Elektrolysekapazität auch die Wasserstoffgestehungs- und -bereitstellungskosten, die Potenziale zur Nutzung Erneuerbarer Energien zur Elektrolyse und der jährliche Energiebedarf.
Die Projektpartner identifizierten die Standorte nach Potenzialen für den Wasserstoffbedarf von Industrie (z.B. Chemie- und Stahlindustrie) und Verkehr (insbesondere Busse und Züge). Darüber hinaus betrachteten sie die regionale Verfügbarkeit Erneuerbarer Energien und die Nutzung der Koppelprodukte Sauerstoff und Wärme, die bei der Elektrolyse neben Wasserstoff entstehen. Der Sauerstoff kann von Kläranlagenbetreibern genutzt werden, die Abwärme in Wärmenetze eingebunden und für industrielle Prozesse verwendet werden. »Die Nutzung der Koppelprodukte Wärme und Sauerstoff in kommunalen Kläranlagen trägt zur Nachhaltigkeit des Gesamtsystems bei, indem die Kläranlagen ihren Energieverbrauch durch den Einsatz von Elektrolysesauerstoff im Reinigungsprozess reduzieren sowie den ökologischen Fußabdruck der Reinigungsprozesse verbessern können«, so Prof. Heidrun Steinmetz vom Fachgebiet Ressourceneffiziente Abwasserbehandlung der RPTU in Kaiserslautern.
Der aus den Absatzpotenzialen ermittelte Elektrolyseur-Standort bezieht auch mögliche Transportkosten und die dazu notwendige Verdichtung des Wasserstoffs ein. Auch die künftige Entstehung einer Wasserstoffinfrastruktur in Form von Pipelines wird im Atlas berücksichtigt, da sie den Transport mittels LKW obsolet machen bzw. verringern kann. Darüber hinaus werden geeignete Standorte für Elektrolyseure im Stromnetz ermittelt, die einen netzdienlichen Betrieb ermöglichen.
Norddeutsche Standorte mit Kostenvorteilen
Ein entscheidender Faktor für die kostengünstige Produktion von grünem Wasserstoff ist die Verfügbarkeit Erneuerbarer Energien. Der Norden Deutschlands weist deutliche Vorteile bei der Bereitstellung durch Windenergie auf, während die Unterschiede bei der Sonneneinstrahlung weniger ins Gewicht fallen. „Im Stromnetz finden sich daher geeignete Standorte für größere Elektrolyseure vor allem im Norden und insbesondere in der Nähe von Offshore-Verknüpfungspunkten“, erklärt Clara Büttner, Teilprojektleiterin an der Hochschule Flensburg. Elektrolysestandorte, die mit norddeutschem Windstrom betrieben werden, profitieren daher von Kostenvorteilen.
Auch die Verwertung von Koppelprodukten wie Abwärme und Sauerstoff konnte in den untersuchten Business Cases die Wasserstoffkosten senken. Diese Optionen sind oft realisierbar, stellen jedoch keine entscheidenden Faktoren für die Standortwahl dar. Dagegen spielt das zukünftige deutsche Wasserstoff-Kernnetz (Pipelines) eine zentrale Rolle bei der Standortbewertung. „Ideal sind Elektrolysestandorte häufig auf Arealen ehemaliger fossiler Kraftwerke oder Industrieparks, die über eine gut ausgebaute Infrastruktur verfügen“, erklärt Jochen Behrens, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Der Atlas zeigt, dass das Potenzial in der Fläche vor allem durch den Einsatz von Wasserstoff im öffentlichen Personennahverkehr entsteht“, ergänzt Klaus Stolzenburg, Geschäftsführer des Ingenieurbüros Planet.
Quelle: Fraunhofer ISE
