energate News: Studie: Über 320 TWh Wasserstoffbedarf bis 2050

Wien (energate) - Im Jahr 2050 hätte Deutschland in einem kostenoptimalen dekarbonisierten Energiesystem einen Wasserstoffbedarf von 323 TWh im Endverbrauch. Dies ist das Ergebnis einer Studie der österreichischen Beratungsgesellschaft Wagner, Elbling & Company (Wecom). Auftraggeber der Studie waren sechs renommierte Unternehmen der deutschen Energiewirtschaft und der Automobilindustrie. Das eingesetzte Modell bildet einen optimalen Endzustand ab, vorerst ohne den Weg dorthin aufzuzeigen: "Wir müssen uns doch im ersten Schritt darüber klar werden, wie ein optimales Energiesystem insgesamt aussehen soll, um den Weg dorthin, ohne permanente Diskussion von Glaubensfragen über einzelne Technologien, definieren zu können", begründet Oliver Elbling, einer der Gründer und Geschäftsführer von Wecom das Vorgehen.

 
Wecom hat das kostenoptimale Energiesystem mithilfe eines eigenen, bereits in vier Länderstudien eingesetzten Modells, "WALERIE" simuliert. Eingangsgrößen sind rund 3.500 Datenpunkte und Zeitreihen mit Prognosen zu Nutzenergiebedarfen, Potenzialgrenzen sowie Technologie-Kosten und -Effizienzen über alle Teile der Wertschöpfungsstufen des Energiesystems im Jahr 2050. Das System ermittelt auf dieser Basis für verschiedene mögliche Szenarien die optimierte Bereitstellung und Nutzung von Energie im Jahr 2050, aufgeschlüsselt für 18 Regionen in Deutschland.
 

Drei Szenarien mit mehr Effizienz

 
Im Rahmen der Studie wurden für Deutschland drei Szenarien analysiert. Basis ist ein Szenario "Technologieoffenheit", bei der ohne Restriktionen, die jeweils kosteneffizienteste Technologie gewählt wird. Im zweiten Szenario verzichtet Deutschland im Verkehrssegment auf Verbrennungsmotoren und in einem dritten Szenario wurde mit einer maximalen Windkraftnutzung ergänzend modelliert.
 
Das Energiesystem 2050 wird deutlich effizienter als das heutige System sein. Der Primärenergieverbrauch sinkt im Szenario Technologieoffenheit um rund 40 Prozent auf knapp 2.000 TWh. Knapp 1.000 TWh werden durch Solar- und Windstrom bereitgestellt. Immerhin 155 TWh grünes Methan werden 2050 importiert und knapp 400 TWh Biomasse genutzt. Der Wasserstoffimport nur über Pipelines beträgt 195 TWh. Ein zusätzlicher Import von Wasserstoff in verflüssigter Form findet ausschließlich in Form von Wasserstoffderivaten als Flüssigkraftstoffe statt, die dann auch ausschließlich als solche genutzt werden.
 
Eine wichtige Rolle in dem Modell spielen Umwandlungsprozesse, bei denen Primärenergie in Fernwärme, Wasserstoff und Methan in Deutschland gewandelt werden. Für die Wasserstofferzeugung sollen in Deutschland in einem kostenoptimalen System 70.000 MW Elektrolyseleistung 2050 installiert sein, die 245 TWh grünen Wasserstoff erzeugen. Dies entspricht 3.500 Vollbenutzungsstunden pro Jahr. Gut 30 Prozent des erneuerbaren Stroms werden zur Wasserstofferzeugung genutzt. Importe und deutsche Wasserstoffproduktion addieren sich zu 440 TWh Wasserstoffangebot.
 
Rund 45 TWh gehen in die Stromproduktion oder zur Abdeckung der Spitzenlast in der Fernwärme. 60 TWh werden in Deutschland in Flüssigkraftstoffe umgewandelt. Als Endenergie werden 320 TWh Wasserstoff genutzt, der Löwenanteil mit 224 TWh zur Erzeugung von Prozesswärme inklusive der Stahlproduktion. Den Einsatz im Straßenverkehr beziffern die Studienautoren auf 40 TWh.
 

Untergrundspeicher ausreichend vorhanden

 
In dem Szenario "keine Verbrennerfahrzeuge" steigt der Einsatz im Straßenverkehr von 40 auf 140 TWh, da neben der Batterieelektrizität die Brennstoffzelle die einzige Technologie ist, die noch zur Anwendung kommt. Die große Rolle von Wasserstoff in dem zukünftigen Energiesystem ergibt sich auch aus der Speicherbarkeit. 30 TWh Arbeitsgasvolumen und eine Ausspeicherleistung von 75.000 MW werden 2050 zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage benötigt. Investitionen in neue Untergrundspeicher sind in dem Modell nicht notwendig. Denn durch eine Umrüstung von Kavernenspeichern lässt sich ausreichend Speicherraum schaffen. Damit ist Wasserstoff bezüglich des Speichervolumens der dominierende Energieträger. Nummer zwei ist grünes Methan mit einem Arbeitsgasvolumen von 8,6 TWh. Das Volumen von Wärme- und Stromspeichern ist im Vergleich vernachlässigbar, aber die Leistung dieser Speicher ist hoch