Akteure auf dem Wasserstoffmarkt der Zukunft und die Auswirkungen des Handels auf nationale Wasserhaushalte

Abstract

Das Thema der vorliegenden Bachelorarbeit ist die perspektivische Untersuchung zukünftiger Akteure auf dem Wasserstoffmarkt und die Untersuchung der Auswirkungen des Wasserstoffhandels auf nationale Wasserhaus-halte. Diese Arbeit umfasst die Beschreibung der Wasserstoffproduktion, sowie die Erarbeitung der damit verbundenen Abhängigkeit der Ressource Wasser. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung perspektivischer Importeure und Exporteure von Wasserstoff und seinen Derivaten im Zeitraum von 2030 bis 2050. In diesem Kontext werden die voraussichtlichen Bedarfs-, Import- und Exportmengen möglicher Akteure, sowie Angaben zu perspektivischen Elektrolysekapazitäten genauer beleuchtet. Auf Grundlage der ermittelten Mengenangaben, wurden Prognosen erstellt, um fehlende Angaben zu ergänzen. Basierend auf den Ergebnissen der Untersuchungen bezüglich der Wasserabhängigkeit der Wasserstoffproduktion, wurden anhand des Fallbeispiels Chile-Deutschland Auswirkungen auf die jeweiligen nationalen Wasserhaushalte ermittelt. Hierbei wurden die perspektivischen Importmengen Deutschlands als Grundlage der Wassermengen-berechnung verwendet und die so ermittelten Wassermengen mit nationalen Wasserverbräuchen verglichen. Die Ergebnisse der genannten Untersuchungen sind mehrere Länderübersichten, in denen für jeweils zehn Importeure und Exporteure voraussichtliche Elektrolysekapazitäten, sowie Bedarfs, Import- und Exportmengen visualisiert wurden. Die Untersuchung der Beeinflussung der Wasserhaushalte durch die örtliche Verschiebung der Ressource Wasser, hat gezeigt, dass die zur Produktion aufgewendeten Wassermengen die importierten Wassermengen deutlich übersteigen. Die voraussichtliche Beeinflussung des Wasserhaushaltes ist daher im Exportland höher als im Importland. Ebenfalls wurde am Fallbeispiel Chile-Deutschland erarbeitet, dass die importierten Wassermengen einen wahrscheinlich positiven Einfluss auf die nationalen und, je nach Ort der Nutzung, regionalen Wasserhaushalte haben wird. Die importierten Wassermengen stellen auf nationaler Ebene jedoch eine vergleichsweise geringe Menge an Wasser dar. Die zur Produktion notwendige Wasser-menge könnte, je nach Quelle der Bereitstellung, zu einer Verschärfung bereits bestehender Wasserknapp-heiten führen, woraus sich die Notwendigkeit ergibt, die Wasserbereitstellung zur Wasserstoffproduktion sorgfältig zu planen. Die gewonnen Ergebnisse dieser Arbeit sollen eine Grundlage bilden, mit deren Hilfe Mengenverhältnisse verglichen und visualisiert werden können. Des Weiteren soll diese Arbeit als Grundlage für weiterführende Untersuchungen im Bereich des Wasserstoffhandels dienen und dabei helfen einzelne Akteure auf dem Wasserstoffmarkt der Zukunft genauer zu untersuchen.

This paper undertakes an analysis of future players on the hydrogen market and investigates the effects of hydrogen trade on national water budgets. This thesis includes a description of hydrogen production and illustrates its dependence on water as a resource. The emphasis lies on the investigation of prospective importers and exporters of hydrogen and its derivatives in the period from 2030 to 2050. In this context, the expected demand, import and export volumes of possible players, as well as information on prospective electrolysis capacities, are examined in more detail. Forecasts were drawn up on the basis of the quantities determined in order to supplement missing information. Based on the results of the investigations into the water dependency of hydrogen production, the effects on the respective national water budgets were determined using Chile and Germany as a case study. The perspective german import volumes were used as the basis for calculating the water volumes which were then compared with national water consumption. The results of these studies are displayed in several country overviews, in which the expected electrolysis capacities as well as demand, import and export volumes were visualized for ten importers and ten exporters. The investigation of the effect of the local shift in water resources on water budgets has shown that the quantities of water used for production significantly exceed the quantities of water imported. The probable effect on the water balance is therefore higher in the exporting country than in the importing country. The Chile-Germany case study also showed that the imported water volumes will probably have a positive influence on the national and, depending on the place of use, regional water budgets. However, the imported water volumes represent a comparatively small amount of water at national level. The amount of water required for production could, depending on the source of supply, lead to an exacerbation of existing water shortages, resulting in the need to carefully plan the supply of water for hydrogen production. The results of this work are intended to provide a basis for comparing and visualizing volume ratios. Furthermore, this work should serve as a basis for further investigations in the field of hydrogen trading and help to examine individual players on the hydrogen market of the future in more detail.