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Studie: Wasserelektrolyse hat Gigawatt-Potential

Die Studie »Industrialisierung der Wasserelektrolyse in Deutschland« des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE prognostiziert für die Wasserelektrolyse bis 2050 in Deutschland eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen GW-Bereich mit der die Energiewende zu reanimieren wäre.

Roadmap Wasserstoff Bildquelle: © Fraunhofer ISE

Die von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW GmbH) koordinierte Studie »Industrialisierung der Wasserelektrolyse in Deutschland: Chancen und Herausforderungen für nachhaltigen Wasserstoff für Verkehr, Strom und Wärme« analysiert mit Blick auf kritische Komponenten unter Einbeziehung von  Industrie und Anwendern die technologischen, herstellungstechnischen und akteursspezifischen Handlungsbedarfe und gibt Handlungsempfehlungen.

Für die Bestimmung des künftigen Elektrolysebedarfes für Verkehr, Wärme und Strom kam das am Fraunhofer ISE entwickelte Tool »REMod-D« in einer Energiesimulation für Deutschland zum Einsatz. Grundannahmen sind dabei, dass das Ziel, die CO2-Emissionen um 80 Prozent zu senken ohne große Importe synthetischer Energieträger und bei Weiterbetrieb energieintensiver Industrien in Deutschland erreicht wird.

Hieraus ermitteln die Forscher – je nach Randbedingungen – einen Ausbaukorridor von >100 bis über 200 GW installierter Elektrolysekapazität in Deutschland bis 2050, wobei der Zubau von > 1 GW p.a. 2019 auf mehrere GW p.a. in den 2030er Jahren steigen müsste.

»Bereits heute sind die beiden wichtigsten Technologien, die alkalische und die PEM-Elektrolyse, in einem technisch ausgereiften Zustand. Einer großskaligen Nutzung der Elektrolyse steht aus technologischer Sicht nichts im Wege«, erklärt Dr. Tom Molina, Abteilungsleiter Chemische Energiespeicherung am Fraunhofer ISE. Einzelne Forschungsthemen müssen jedoch noch weiter verfolgt werden.

So ist beispielsweise die Hochtemperatur-Elektrolyse noch nicht wettbewerbsfähig, sie hat aber wegen des geringeren Strombedarfs und der in Deutschland vorhandenen industriellen Abwärme Potenzial. Auch aus produktionstechnischer Sicht konnten nur wenige hinderliche Aspekte identifiziert werden. »Die zur Produktion der Komponenten nötigen Verfahren werden bereits in anderen Branchen großindustriell angewendet. Eine Skalierung der Produktion ist mit einem vergleichsweise geringen Maschinen- und Kapitaleinsatz möglich«, so Steffen Kiemel, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPA. Bei den als potenziell kritisch eingestuften Komponenten wurde aufgezeigt, dass weder kurz- noch langfristig mit Lieferengpässen zu rechnen ist.

Roadmap Wasserstoff Bildquelle: © Fraunhofer ISE

Roadmap zur Industrialisierung der Wasserelektrolyse (zum Vergrößern anklicken).

Für die »Rentabilität« der Technologien sind die Forscher optimistisch und gehen von  Strombezugskosten für Industriebetriebe von ca. 10 Cent bei 2.000 Volllaststunden und ca. 8 Cent zwischen 6.000 und 8.000 Volllaststunden aus. Bei solchen recht wettbewerbsfähigen Preisen verwundert es allerdings, dass der übliche Ruf nach der Legislative, die bitte Geld bereitstellen soll, nicht ausbleibt: ein »Marktaktivierungsprogramm Wasserelektrolyse« soll den Wagen ins Rollen bringen.

»Handlungsbedarf besteht vor allem auf Seiten des Gesetzgebers: der Markthochlauf, der für die weitere Technologieentwicklung und Kostenreduktion der zentrale Hebel ist, muss durch Anpassungen des regulatorischen Rahmens, insbesondere beim Strombezug unterstützt werden, damit Elektrolyseanwendungen wirtschaftlich werden können«, sagt Franz Lehner, Managing Consultant beim Beratungsunternehmen E4tech.  

Dabei sollte allerdings das Schicksal der PV-Industrie eine Warnung sein, in deren Aufbau dutzende Milliarden Subventionen versenkt wurden, nur, um die Arbeitsplätze letztlich bei chinesischen Unternehmen wiederzufinden, deren Regierung bereit war, einen Subventionswettlauf um jeden Preis zu gewinnen.