28.11.2018 | Ausgabe 06/2018 (#88)

Hohes Potenzial: Wasserelektrolyse

Rückverstromung genau dann, wenn sie nötig ist, – so ist ein Ausgleich möglicher Schwankungen im Stromnetz problemlos möglich. / Quelle: psdesign1/Fotolia.com

Die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom entwickelt sich zu einer wichtigen Technologie der Energiewende. Der steigende Anteil volatilen Wind- und Solarstroms kann in Form von Wasserstoff saisonal gespeichert, rückverstromt oder zu Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden.

Allein für Deutschland wird bis 2050 eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen  igawattbereich prognostiziert, unter der Maßgabe, dass dieKlimaschutzziele der Bundesregierung  erreicht werden. Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) haben das Fraunhofer- Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie und Automatisierung IPA und das Beratungsunternehmen E4tech einen Fahrplan für die Etablierung der Wasserelektrolyse in Deutschland entwickelt.

In der Studie „Industrialisierung der Wasserelektrolyse in Deutschland: Chancen und Herausforderungen für nachhaltigen Wasserstoff für Verkehr, Strom und Wärme“ zeigen die Partner auf, wie die notwendigen industriellen Fertigungskapazitäten für Elektrolyseure in den nächsten Jahren aufgebaut werden können. Sie untersuchten hierfür die Herausforderungen beim Aufbau einer Gigawatt-Elektrolyse-Industrie in Deutschland, insbesondere mit Blick auf kritische Komponenten.

Unter Einbeziehung von Industrie und Anwendern wurden die technologischen, herstellungstechnischen und akteurspezifischen Handlungsbedarfe diskutiert und Handlungsempfehlungen abgeleitet. Der künftige Elektrolysebedarf für die Sektoren Verkehr, Wärme und Strom wurde mit dem am FraunhoferISE entwickelten Tool REMod-D in einer Energiesystemsimulation für Deutschland ermittelt. Insgesamt wurden sechs Ausbauszenarien betrachtet, um unter anderem die Bandbreite der in der Industrieumfrage ermittelten Leistungsparameter zu berücksichtigen; in allen betrachteten Szenarien gilt dabei die Randbedingung, dass das deutscheKlimaziel einer Absenkung der energiebedingten CO2-Emissionen um 80 % ohne einen großskaligen Import von synthetischen Energieträgern erreicht wird. Zugleich wird davon ausgegangen, dass energieintensive Industrien auch weiterhin am Standort Deutschland betrieben werden. Im Ergebnis resultiert daraus – abhängig von den jeweils zugrunde gelegten Randbedingungen  – ein Ausbaukorridor von mehr als 100 bis weit über 200 Gigawatt an installierter Elektrolysekapazität im Jahr 2050. Bereits in der zweiten Hälfte des kommenden Jahrzehnts müsste die Zubaurate ein Gigawatt Neuinstallation pro Jahr deutlich übersteigen und abden 2030er-Jahren gehen die Szenarien von mehreren Gigawatt Neuinstallation  ro Jahr aus. „Bereits heute sind die beiden wichtigsten Technologien, die  alkalische und die PEM-Elektrolyse, in einem technisch ausgereiften Zustand. Einer großskaligen Nutzung der Elektrolyse teht aus technologischer Sicht  ichts im Weg“, erklärt Dr. Tom Smolinka,   Abteilungsleiter Chemische Energiespeicherung am Fraunhofer ISE. Einzelne Forschungsthemen müssen jedoch noch weiter verfolgt werden.

STUDIE
Die Studie „Industrialisierung  der Wasserelektrolyse in Deutschland: Chancen und Herausforderungen für nachhaltigen Wasserstoff fürVerkehr, Strom und Wärme“  wurde durch die Nationale Organisation WasserstoffundBrennstoffzellentechnologie (NOW GmbH)  koordiniert und durch den Projektträger Jülich betreut.Sie ist als Download verfügbar.

www.now-gmbh.de/content/service/3-publikationen/1-nip-wasserstoff-undbrennstoffzellentechnologie/indwede-studie_v04.1.pdf


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