Grüner Wasserstoff für die Energiewende Potentiale, Grenzen und Prioritäten – Teil 5 : Erzeugung von grünem Wasserstoff

Abstract

Der Unterschied zwischen dem in Deutschland derzeit produzierten grünen Wasserstoff von 3,85 TWh und demprognostizierten Bedarf an grünem Wasserstoff im Jahr 2045 von ca. 360 TWh zur Erreichung der Klimaziele istenorm. Nicht nur vor dem Hintergrund der derzeitigen Energiekrise stellt sich die Frage, wie diese Menge an benö-tigtem grünen Wasserstoff erzeugt werden kann. Die vorliegende Studie setzt sich mit den wichtigsten Aspektender Technologien, der Wirtschaftlichkeit und der Marktentwicklung entlang der Wertschöpfungskette für die Pro-duktion von grünem Wasserstoff auseinander. Bereits mit der Wahl der Strombezugsoption über die Direktversor-gung oder das Stromnetz wird die geeignete Technologiewahl bzw. Fahrweise eines Elektrolyseurs beeinflusst. Zu-dem sind mit den verschiedenen Strombezugsoptionen unterschiedliche Abgaben und Umlagen verbunden, wobeiElektrolyseure bereits von den meisten Abgaben und Umlagen befreit wurden. Bei dem vorgenommenen Vergleichder Elektrolysetechnologien Polymer-Elektrolyt-Membran-Elektrolyse (PEMEL), alkalische Elektrolyse (AEL) undHochtemperaturelektrolyse (HTEL) wird deutlich, dass jede Technologie ihr spezielles Anwendungsfeld hat, wobeidie Marktreife für den industriellen Maßstab bisher nur bei der PEMEL und AEL gegeben ist. Betrachtet man diezukünftige Kostenentwicklung der Elektrolysetechnologien, so wird deutlich, dass die Kosten der PEMEL im Ver-gleich zur AEL derzeit noch höher sind, sich aber in Zukunft ungefähr auf demselben Level bewegen dürften. Bei derHTEL werden bis 2050 die stärksten Kostensenkungen erwartet, bedingt durch ihren derzeit noch geringen Tech-nologiereifegrad. Durch eine Vergrößerung der Anlagenkapazität von 5 MW auf bis zu 100 MW werden sich diespezifischen Investitionskosten der PEMEL und AEL deutlich reduzieren und dadurch Skaleneffekte entstehen.Wenn man die erwartete Marktentwicklung bis 2030 zu Grunde legt, könnten sich die spezifischen Investitionskos-ten beim Hochskalieren der Anlagenkomponenten beinahe halbieren. Das Ergebnis der Sensitivitätsanalyse zeigtaber, dass nicht die notwendigen Anlageninvestitionen den entscheidenden Einfluss auf die Wasserstoffgestehungs-kosten haben, sondern die Strombezugskosten. Mit den erfolgten Analysen zu Strompreisvariationen wird gezeigt,wie sich eine mögliche Reduktion des Strompreises auf 6 Cent/kWh auf die Wasserstoffgestehungskosten der PE-MEL, AEL und HTEL auswirken würde. Dann wären mit der AEL bereits heute Wasserstoffgestehungskosten von ca.4 €/kgH2 möglich.