Unregulierte H2-Produktion erhöht fossilen Energiebedarf

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30. Januar 2023

Unregulierte H2-Produktion erhöht fossilen Energiebedarf

Eine uneingeschrĂ€nkte Wasserstoffproduktion, die nicht an das Angebot erneuerbarer Energien angepasst ist, erhöht signifikant die Stromproduktion fossiler Kraftwerke und damit die CO2-Emissionen. Das ist nicht nur desaströs fĂŒrs Klima, wir können uns das in der aktuellen Gasmangellage schlichtweg nicht leisten.

Elektrolyseure leisten insbesondere dann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende, wenn ihre Betriebsstunden mit jenen Stunden korrelieren, in denen besonders viel Strom aus erneuerbaren Energien zur VerfĂŒgung steht. Daher sollten sie vornehmlich als flexible Optionen im Energiesystem dienen.

Laufen Elektrolyseure hingegen praktisch ununterbrochen, greifen sie dabei zwangslĂ€ufig auf den jeweils aktuellen bundesdeutschen Strom-Mix zurĂŒck, der noch immer hohe Anteile fossiler Energien enthĂ€lt. Wenn dann Ökostrom nicht in ausreichender Menge zur VerfĂŒgung steht, muss ein konventionelles Kraftwerk fĂŒr die Wasserstoffproduktion hochgefahren werden, um den Bedarf zu decken, der durch die zusĂ€tzliche Nachfrage der Elektrolyseure entsteht.

Wegen der momentan noch knappen VerfĂŒgbarkeit erneuerbarer Energien sowie aufgrund gĂ€ngiger Marktmechanismen kommen zur Deckung solcher Spitzenlasten meist fossile und klimaschĂ€dliche Kraftwerke zum Einsatz – insbesondere rasch hochfahrbare Gaskraftwerke. Bei einem uneingeschrĂ€nkten Betrieb von Elektrolyseuren steigt in der Folge also der Verbrauch von teurem und knappem Erdgas. VerschĂ€rft wird dieser Umstand noch zusĂ€tzlich, wenn – wie von der Bundesregierung und vielen Industrieakteuren geplant – in steigendem Tempo viele leistungsstarke und inflexible Elektrolyseure in Betrieb gehen, dabei aber der Ausbau der erneuerbaren Energien nicht Schritt hĂ€lt. Sinnvoll ist das nicht. Gut fĂŒrs Klima schon gar nicht.

Stattdessen sollten Elektrolyseure vornehmlich als flexible Optionen im Stromsystem dienen. NatĂŒrlich bringt ein hochflexibler Betrieb Herausforderungen mit sich: Elektrolyseure mĂŒssen intelligent nach der VerfĂŒgbarkeit von Wind- und Solarstrom gesteuert werden, auch die Peripherie muss diese FlexibilitĂ€t gewĂ€hrleisten. Und die Abnahme des Wasserstoffs muss trotz der fluktuierenden Wasserstoffproduktion funktionieren.

Diese Herausforderungen sind aber lösbar, wie Akteure vor allem aus der Ökoenergiewelt beweisen. Sie erfordern jedoch weitere Forschung, Entwicklung und in manchen Bereichen sicher auch KreativitĂ€t. Machbar wĂ€re es also. Allerdings gibt es dafĂŒr aktuell praktisch keine wirksamen Anreize, so lax wie die Kriterien fĂŒr die Wasserstoffproduktion derzeit sind.

Solange die Regeln fĂŒr den Elektrolyseurbetrieb nicht vor allem an maximalem Klimaschutz orientiert sind, mĂŒssen sich die Betreiber den genannten Herausforderungen gar nicht erst stellen – und wir werden in Summe auch kaum die fĂŒr die Energiewende notwendigen Lösungen fĂŒr ein effizientes, erneuerbares Energiesystem finden.

Die EuropĂ€ische Kommission muss deshalb von Anfang an einen Rahmen setzen, der die Synchronisation von Wasserstoffproduktion und Erneuerbaren-Dargebot ins Zentrum stellt. Übergangsregelungen können fĂŒr den Beginn hilfreich sein. Sie dĂŒrfen aber keinesfalls den Status quo zementieren. Sie sollten hingegen schon jetzt sicherstellen, dass die Elektrolyseurprojekte, die in den nĂ€chsten Jahren umgesetzt werden, die erforderliche Nutzung hoher und weiter steigender Ökostromanteile gewĂ€hrleisten.

FĂŒr einen schnellen Markthochlauf von klimavertrĂ€glicher Wasserstoffproduktion brauchen wir aus den genannten GrĂŒnden verbindliche und ambitionierte GrĂŒnstromkriterien. Dabei sollte die flexible Betriebsweise von Elektrolyseuren durch eine Begrenzung der Volllaststunden angereizt werden. Diese Begrenzung könnte beispielsweise in AbhĂ€ngigkeit der Anteile von erneuerbaren Energien im jeweiligen Mitgliedsstaat bestimmt werden. DarĂŒber hinaus sollte die Wasserstoffproduktion durch Elektrolyseure mittels stundenscharfer Zeitgleichheit mit dem Angebot von erneuerbaren Energien in Einklang gebracht werden.

Der zusĂ€tzliche und höchst ambitionierte Ausbau der erneuerbaren Energien ist die zentrale Grundlage und Voraussetzung fĂŒr den Aufbau einer klimafreundlichen Wasserstoffwirtschaft. Deshalb sollten auch alle europĂ€ischen Mitgliedsstaaten diesen Erneuerbare-Energien-Ausbau vorantreiben. Da ein Bezug von Strom aus Neuanlagen kurzfristig allerding schwierig zu realisieren ist, sollten fĂŒr die Wasserstoffproduktion fĂŒr den Übergang ungeförderte Strommengen eingesetzt werden. Dies sichert zugleich eine gewisse finanzielle UnterstĂŒtzung der Erneuerbare-Energien-Anlagen durch Elektrolyseure als Abnehmer des GrĂŒnstroms, und Altanlagen könnten fĂŒr die Wasserstoffproduktion genutzt werden.

Der geografische Zusammenhang von Elektrolyseuren und Solar- oder Windkraftanlagen ist hochrelevant. Denn der Betrieb von Elektrolyseuren darf nicht zu einer VerstĂ€rkung von NetzengpĂ€ssen fĂŒhren. Diese Regelungen auf europĂ€ischer Ebene einzufĂŒhren, ist aufgrund der starken Unterschiede von Infrastruktur, Regelzonen und Strommarktdesign in den Mitgliedsstaaten schwierig. Hier sollten die einzelnen EU-Staaten selbst aktiv werden und, wo nötig, die Möglichkeit zur weiteren Eingrenzung des geografischen Zusammenhangs nutzen. In Deutschland könnten Elektrolyseure beispielsweise im Redispatch so berĂŒcksichtigt werden, dass sie zur Netzengpassbewirtschaftung beitragen und ein Elektrolysestandort entsprechend unter BerĂŒcksichtigung von Netzengpassvorkommen gewĂ€hlt wird.

Mit diesen Kriterien und einem flexiblen Einsatz der Elektrolyse lÀsst sich Wasserstoff mit geringen Emissionen und gleichzeitig zu geringen Kosten herstellen.

Autorin: Carolin DĂ€hling
Green Planet Energy eG, Hamburg
Carolin.Daehling@green-planet-energy.de

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