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Studie: Der Beitrag dezentraler Elektrolyseure zur Energiewende

Im Auftrag von Greenpeace Energy erarbeitet das RLI eine Studie, die die Rolle von Elektrolyseuren zur Wasserstoffgewinnung für die Energiewende untersucht.

Wasserstoff kann eine wichtige Komponente beim Umstieg auf ein klimaneutrales Energiesystem sein. Wird er per Elektrolyseur aus Erneuerbare-Energien-Strom hergestellt, nennt man ihn „grünen“ Wasserstoff. Grüner Wasserstoff ist klimafreundlich, speicherbar und lässt sich über lange Strecken transportieren. So trägt er zur Sektorenkopplung bei – einem Schlüsselkonzept der Energiewende – und wird zur Grundlage für die klimaneutrale Mobilität, Industrie und Wärmeversorgung.

Grüner Wasserstoff als wichtige Flexibilitätsoption im Energiesystem

Bei der Elektrolyse wird Wasser durch Anlegen einer elektrischen Spannung in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Derzeit ist allerdings nicht klar, welche Art von Elektrolyseuren für die Energiewende in Deutschland sinnvoll wären. Sollten sie klein und dezentral sein, oder sind hohe Anschlussleistungen an zentralen Produktionsorten die beste Lösung? Welche Vor- und Nachteile haben die unterschiedlichen Elektrolyseure? Dies wird im Rahmen dieser Studie erörtert, der Fokus liegt dabei auf kleinen Elektrolyseuren.

Welcher Elektrolyseur kann was?

Die Studie enthält eine Bestandsaufnahme existierender Elektrolyseure, sowie eine Betrachtung der verschiedenen Größen, Leistungsklassen, Betriebskonzepten, Zielgruppen und Kosten. Ihr jeweiliges Potenzial für die Unterstützung der Energiewende wird je nach Anwendungsfall analysiert. Dabei spielt insbesondere eine Rolle:
  • Ihre Flexibilität in der Herstellung und Abnahme von Wasserstoff
  • Ihre Fähigkeit fluktuierende Erneuerbare Energien zu integrieren
  • Lokale Wertschöpfung und Akzeptanz
  • Transport- und Speicherbedarfe
  • Die Möglichkeit Nebenprodukte, wie etwa Abwärme und Sauerstoff zu nutzen
Anhand von drei verschiedenen Nutzungsszenarien wird untersucht, welche Vor- und Nachteile kleiner Elektrolyseure jeweils zum Tragen kommen. Die Erkenntnisse aus den Nutzungsszenarien werden in einer SWOT-Analyse zusammengefasst.

Wo passen Elektrolyseure hin?

Im zweiten Teil der Studie wird anhand von fünf Referenznetzgebieten dargestellt, welchen Beitrag kleine Elektrolyseure für die Deckung des Wasserstoffbedarfs leisten können. Die Referenznetzgebiete entsprechen dabei typischen Netzgebietsklassen, welche sich grob in die Kategorien PV-, Wind- und lastdominiert einteilen lassen. Auch wird geprüft welche Rolle kleine Elektrolyseure bei der Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) spielen können. Abschließend erfolgt mittels der Ergebnisse eine qualitative Einschätzung der Auswirkungen auf die benötigte Stromnetzinfrastruktur.

Projektlaufzeit: Juli – Dezember 2021

Das RLI erstellt die Studie in folgenden Schritten:

  • Bestandsaufnahme verfügbarer Elektrolyseur-Modelle
    • Definition und Einordnung Größen und Leistungsklassen
  • Analyse Potenzial für die Energiewende
  • Bewertung Chancen und Risiken kleiner Elektrolyseure in regionalen Kontexten
    • Analyse von drei Nutzungsszenarien
  • SWOT-Analyse
  • Analyse des Beitrags kleiner Elektrolyseure zur Wasserstoffwirtschaft
    • Darstellung anhand von fünf Referenznetzgebieten
  • Untersuchung der Rolle kleine Elektrolyseure bei der Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS)
  • Annahmen auf Grundlage der 100% (eGo 100) und 75% (NEP 2035) Erneuerbare-Energien-Zukunftsszenarien aus dem open_eGo Projekt
  • Ermittlung des für den wirtschaftlichen Betrieb benötigten Strompreises mit dem Simulationstools SMOOTH je Referenznetzgebiet
  • Greenpeace Energy eG


    Kontakt



    Oliver Arnhold


    Projektleiter

    Anne Schalling


    Wissenschaftliche Mitarbeiterin

    Kilian Helfenbein


    Wissenschaftlicher Mitarbeiter