Wasserstoffbereitstellung aus Solar- und Windenergie für Deutschland

Grüner Wasserstoff gilt als ein wichtiger Energieträger für eine erfolgreiche Defossilisierung des Energiesystems. Ziel dieser Arbeit ist daher die technischen und ökonomischen Potenziale einer Wasserstoffbereitstellung für Deutschland zu bestimmen.

Hierfür soll ein übertragbarer, modellbasierter Ansatz zur Identifikation von derartigen Gunstregionen zur Wasserstoffproduktion auf Basis von Solar- und Windenergie und einem anschließenden Wasserstofftransport zu einem beliebigen Versorgungspunkt entwickelt werden. Anschließend werden für die Wasserstoffbereitstellung für Deutschland unter Berücksichtigung eines Wasserstoffimports aus Europa und der MENA-Region die minimierten Wasserstoffproduktionskosten für eine Deckung einer stündlichen konstanten Wasserstoffnachfrage mittels einer linearen Optimierung bestimmt und der Wasserstofftransport nach Deutschland für verschiedene Wasserstofftransportoptionen simuliert.

Die Ergebnisse zeigen, dass die jeweils optimalen Systeme für eine kostenminimierte Wasserstoffproduktion je nach Region stark variieren. Während in den analysierten Regionen Afrikas und Westasiens zur Stromerzeugung hauptsächlich Photovoltaiksysteme genutzt werden, führt u. a. in Deutschland für Landgebiete ein Hybrid-System aus Photovoltaiksystemen und Windkraftanlagen zum Ausgleich der saisonalen Schwankungen zu minimalen Wasserstoffproduktionskosten. Entscheidend für eine kostengünstige Wasserstoffproduktion und konsekutive Bereitstellung nach Deutschland ist dabei die Implementierung von Salzkavernenspeichern zur im Vergleich zu Druckgastanks großvolumigen und kostengünstigen Wasserstoffspeicherung.

Dies hat zur Konsequenz, dass die Wasserstoffbereitstellung nach Deutschland aus der EU in ausreichenden Mengen und zu vergleichbaren Kosten wie aus der MENA-Region erfolgen könnte. Der Vergleich des Pipeline- mit dem Schiffwasserstofftransport zeigt, dass die Wasserstoffbereitstellung über den flexibleren Seeweg per Schiff im Vergleich zur Pipeline höhere Gesamtkosten in Höhe von mindestens 15 bis 30 % aufweist (Flüssigwasserstoff) und diese im Fall von flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC), Methanol und Ammoniak noch höher ausfallen würden.