Wann wird ausreichend grĂŒner Wasserstoff verfĂŒgbar sein?

Bildtitel:
Autor:




4. Januar 2023

Wann wird ausreichend grĂŒner Wasserstoff verfĂŒgbar sein?

Der Markthochlauf der Elektrolyse ist ein entscheidender Engpass fĂŒr die Massenproduktion von grĂŒnem Wasserstoff. In einem kĂŒrzlich erschienenen Artikel in Nature Energy haben wir mögliche Ausbaupfade der ElektrolysekapazitĂ€t in der EuropĂ€ischen Union und global (Odenweller et al., 2022) analysiert. Mithilfe eines Technologiediffusionsmodells zeigen wir, dass der Markthochlauf trotz anfĂ€nglich exponentiellen Wachstums Zeit braucht. Selbst wenn die Elektrolyse so schnell wĂ€chst wie Photovoltaik und Windenergie – die bisherigen Wachstumschampions – bleibt die VerfĂŒgbarkeit von grĂŒnem Wasserstoff kurzfristig knapp und langfristig unsicher. Trotzdem ist es wichtig, den Markthochlauf jetzt zu beschleunigen, um die Erreichung der ambitionierten 2030-Ausbauziele sowie die langfristige VerfĂŒgbarkeit sicherzustellen.

Als SchlĂŒsseltechnologie fĂŒr die Produktion von grĂŒnem Wasserstoff stellt der Markthochlauf der ElektrolysekapazitĂ€t einen entscheidenden Engpass dar (IRENA, 2020). Die Dimensionen der benötigten Skalierung sind enorm, da Ende 2021 weltweit nur rund 600 MW ElektrolysekapazitĂ€t im Betrieb waren. Um die laut IEA fĂŒr die KlimaneutralitĂ€t benötigten 3.670 GW in 2050 zu erreichen, muss die KapazitĂ€t daher um das 6.000-Fache anwachsen (IEA, 2022b), was den gleichzeitig benötigten zehnfachen Ausbau der KapazitĂ€t erneuerbarer Energien klar in den Schatten stellt.

Der Ausbau der Elektrolyse reprĂ€sentiert darĂŒber hinaus auch die koordinative Herausforderung, nicht nur das Wasserstoffangebot, sondern auch die Wasserstoffnachfrage und -infrastruktur gleichzeitig hochzufahren – das sprichwörtliche „dreiseitige Henne-Ei-Problem“ des H2-Markthochlaufs (Schulte et al., 2021).

Im Folgenden fassen wir die Kernergebnisse unseres kĂŒrzlich erschienenen Artikels zum Elektrolysemarkthochlauf zusammen (Odenweller et al., 2022). Dabei zeigen wir aktualisierte Daten und Ergebnisse auf Basis der aktuellsten Version der IEA Hydrogen Projects Database vom Oktober 2022 (IEA, 2022a).

AngekĂŒndigte Elektrolyseprojekte

In den kommenden Jahren zeichnet sich eine ausgeprĂ€gte Dynamik der ProjektankĂŒndigungen ab (s. Abb. 1). Bei vollstĂ€ndiger Realisierung aller angekĂŒndigten Projekte wĂŒrde die ElektrolysekapazitĂ€t in der EU 2024 verglichen mit 2021 um einen Faktor 28 ansteigen, global um einen Faktor 23. Dieser positive Ausblick steht jedoch unter dem Vorbehalt, dass fĂŒr ĂŒber 80 Prozent dieser ProjektankĂŒndigungen noch keine endgĂŒltige Investitionsentscheidung getroffen wurde. Somit besteht erhebliche Unsicherheit ĂŒber die kurzfristige Projektrealisierung und daher auch darĂŒber, ob rechtzeitig ausreichend grĂŒner Wasserstoff fĂŒr die KlimaneutralitĂ€t zur VerfĂŒgung stehen wird.

Im Hauptszenario unseres Artikels stellen wir daher die Frage: „Was wĂ€re, wenn die Elektrolyse so schnell wĂ€chst wie die Photovoltaik oder Windenergie in ihrer jeweiligen Boomphase?“ Um unvermeidbare Unsicherheiten abzudecken, benutzen wir ein Modell, mit dem wir die Technologiediffusion von Elektrolyseuren unter Tausenden von verschiedenen Parameterkonstellationen simulieren und anschließend aggregieren (s. Kasten).

FĂŒr den Fall, dass die ElektrolysekapazitĂ€t so schnell wĂ€chst wie einst Photovoltaik und Windenergie – die bisher grĂ¶ĂŸten Erfolgsgeschichten der Energiewende –, kann das Kernergebnis zusammengefasst werden als: Kurzfristige Knappheit, langfristige Unsicherheit.

Methodik: Technologiediffusionsmodell

Neue Technologien durchdringen MĂ€rkte in der Regel in Form einer S-Kurve. Dabei folgt auf ein anfĂ€nglich exponentielles Wachstum ein annĂ€hernd linearer Anstieg in der Wachstumsphase, bevor sich das Wachstum in der SĂ€ttigungsphase abschwĂ€cht und dem Maximum annĂ€hert. In unserem Artikel erweitern wir dieses Standardmodell der Technologiediffusion um eine stochastische Unsicherheitsanalyse. Als unsichere Parameter betrachten wir (i) die ElektrolysekapazitĂ€t in der nahen Zukunft, konkret im Jahr 2024, (ii) die anfĂ€nglich exponentielle Wachstumsrate und (iii) die Nachfrage nach grĂŒnem Wasserstoff, fĂŒr die wir einen stetigen Anstieg, basierend auf politischen Zielen und KlimaneutralitĂ€tsszenarien, annehmen. Aus der gemeinsamen Fortpflanzung dieser unabhĂ€ngigen Unsicherheiten ergibt sich schließlich das, was wir als „probabilistischen Möglichkeitsraum“ bezeichnen.

Weiterlesen auf Seite 2…

Quellenangabe:

Wasserstoff ist ein Megatrend

Das Thema Wasserstoff hat es in den vergangenen Jahren aus der Nische auf die große politische BĂŒhne geschafft. Nicht nur in...

mehr lesen

1 Kommentar

  1. Roland MĂ€usl

    Danke fĂŒr die realistische Betrachtung des Hype-Themas in der Politik.
    Die wesentliche Frage ist auch: wie viel Strom aus EE können sich Stromerzeuger-/Versorger und die Politik zusĂ€tzlich leisten, um ihn fĂŒr die Elektrolyse zu nutzen und nicht mit deutlich besserer Energieeffizienz direkt in die Stromnetze einzuspeisen! Geographische und klimatische Fragen sowie der prognostizierte, stark steigende Strombedarf der Wirtschaft hin zur KlimaneutralitĂ€t mĂŒssen in den einzelnen LĂ€nderregierungen deutlich differenzierter betrachtet werden, um wirklich intelligente Maßnahmen zu setzen. GrĂŒner Wasserstoff wird zunĂ€chst eine wertvolle (und damit teure) Ressource bleiben, die gezielt eingesetzt werden sollte (stofflicher Einsatz in verschiedenen Industrieanwendungen wie der Stahlerzeugung, in Raffinerieprozessen, in der Grundstoffchemie oder energetisch zur ProzesswĂ€rmeerzeugung in verschiedenen Industrieanwendungen wie der Papier- oder Glasindustrie, um CO2-neutral zu produzieren)! Und die Politik muss sich kĂŒnftig besser unabhĂ€ngig informieren und beraten lassen, bevor sie fĂŒr ihren persönlichen Schaulauf weiter im Aktionismus die H2-Welle als Allheilmittel fĂŒr unsere Klima- und Energieprobleme reitet – statt der Enabler fĂŒr eine vorausschauende klimaneutrale Zukunft zu sein…

    Antworten

Trackbacks/Pingbacks

  1. FAIReconomics Newsletter KW 02/23: LĂŒtzerath vor RĂ€umung, Deutschland verfehlt Emissionsziele, Deutschlands Charme-Offensive in Brasilien, GrĂŒner Wasserstoff, nachhaltige MobilitĂ€t und Neues aus dem Bundestag | FAIReconomics - […] mögliche Ausbaupfade der ElektrolysekapazitĂ€t in der EuropĂ€ischen Union und global analysiert. hzwei.info Pipeline fĂŒr Europas grĂ¶ĂŸten Stahlstandort in Duisburg:…
  2. FAIReconomics Newsletter KW 02/23: LĂŒtzerath vor RĂ€umung, Deutschland verfehlt Emissionsziele, Deutschlands Charme-Offensive in Brasilien, GrĂŒner Wasserstoff, nachhaltige MobilitĂ€t und Neues aus dem Bundestag | FAIReconomics - […] Wann wird ausreichend grĂŒner Wasserstoff verfĂŒgbar sein? Der Markthochlauf der Elektrolyse ist ein entscheidender Engpass fĂŒr die Massenproduktion von…
  3. FAIReconomics Newsletter Week 02/23 | FAIReconomics - […] When will sufficient green hydrogen be available? The market ramp-up of electrolysis is a crucial bottleneck for the mass…
  4. FAIReconomics Newsletter KW 02/23: LĂŒtzerath vor RĂ€umung, Deutschland verfehlt Emissionsziele, Deutschlands Charmeoffensive in Brasilien, GrĂŒner Wasserstoff, nachhaltige MobilitĂ€t, und neues aus dem Bundestag | FAIReconomics - […] Wann wird ausreichend grĂŒner Wasserstoff verfĂŒgbar sein? Der Markthochlauf der Elektrolyse ist ein entscheidender Engpass fĂŒr die Massenproduktion von…

Einen Kommentar abschicken

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

preloader