Wie wird sich die Wasserstoffnachfrage bis 2045 entwickeln?
Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein der Energiewende. Doch laut einer neuen Untersuchung des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) bleibt der Bedarf an Wasserstoff in den kommenden Jahren noch gering. Zudem gibt es große Unterschiede in den Anwendungsbereichen.
Die Wasserstoffnachfrage im Stahlsektor wird in Zukunft steigen, doch der Preis könnte aufgrund fehlender Alternativen hoch bleiben.
Foto: PantherMedia / davit85
Fährt der Lastwagen der Zukunft mit Strom aus Batterien oder mit Strom aus der Brennstoffzelle? Fliegen Flugzeuge oder fahren Schiffe bald mit klimafreundlichem Wasserstoff? Und welche Technologien wird die Industrie ausbauen, um bis 2045 die Treibhausneutralität zu erreichen?
Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Wirtschaft gilt Wasserstoff als wichtiges Schlüsselelement. Doch es herrscht Unklarheit darüber, in welchen Anwendungsbereichen der Einsatz von Wasserstoff sinnvoll ist und wie sich die Nachfrage entwickeln wird. Diese richtet sich meist nach dem Preis und ist daher noch ein variabler Faktor. Dazu stellt sich die Frage nach der Konkurrenzfähigkeit von Wasserstoff im Hinblick auf andere klimafreundliche Technologien wie zum Beispiel der direkten Elektrifizierung. Um Antworten auf diese Fragen zu finden, befassten sich Forscher und Forscherinnen des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) mit der „preiselastischen Wasserstoffnachfrage in Deutschland“. Die Ergebnisse der Studie zeigen vor allem große Unterschiede in den künftigen Anwendungen von Wasserstoff.
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Studie erfasst Wasserstoffnachfrage in unterschiedlichen Sektoren
Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle in der Energiewende, denn das natürlich vorkommende Element ist vielseitig einsetzbar. Nicht nur im Verkehr, sondern auch in der industriellen Produktion und im Bereich Gebäudewärme könnte Wasserstoff als Energiequelle eingesetzt werden. Doch die energieintensive Herstellung und ein fehlendes Wasserstoffnetz lassen die Zukunft von Wasserstoff unklar erscheinen.
Um herauszufinden, wie sich die Wasserstoffwirtschaft unter Zielsetzung der Treibhausgasneutralität bis 2045 entwickelt, untersuchte das Fraunhofer-Forschungsteam verschiedene Sektoren wie Industrie, Verkehr und Energieumwandlung mithilfe von Simulationsmodellen. Ebenso wurden die Sektoren Gebäudewärme und internationaler Flug- und Schiffsverkehr anhand bereits bestehender Studienergebnisse einbezogen. Für die Prognoseermittlung berücksichtigten die Modelle alternative Möglichkeiten zur Erreichung der Klimaziele. Anschließend wurden die unter wirtschaftlichen Aspekten bewertet.
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Forschende sehen höchsten Bedarf an Wasserstoff in der Industrie
Laut den Simulationsberechnungen ist der Wasserstoffbedarf in Zukunft in der Industrie am höchsten. „Dies gilt insbesondere für die stoffliche und energetische Nutzung in bestimmten Industrieanwendungen wie dem Stahl- oder dem Grundstoffchemiesektor. Die Berechnungen in der Studie zeigen, dass die Nachfrage hier in 2045 ca. 250 TWh beträgt, was in etwa 10% des heutigen Endenergiebedarfes Deutschlands entspricht“, sagt Professor Martin Wietschel, Leiter des Projekts.
Ein wichtiger Treiber für die Wasserstoffnachfrage seien Anwendungen, für die es weitestgehend keine ökonomisch attraktiven Technologiealternativen gibt. Durch den Mangel an Optionen würde der Preis relativ konstant bleiben. Die Nachfrage sei davon jedoch nicht betroffen und wird laut den Berechnungen in der energieintensiven Industrie bis 2045 deutlich ansteigen. Voraussetzung dafür ist der schnelle Ausbau von Erzeugungsmöglichkeiten, der wiederum mit hohen Kosten verbunden ist.
Ähnlich wie im Industriesektor, gestaltet sich auch die Nachfrage im internationalen Flug- und Schiffsverkehr. In diesen Anwendungsbereichen hängt die Wasserstoffnachfrage weniger vom Preis als vielmehr von dem Fehlen alternativer Lösungen ab.
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Die Preise entscheiden mit über die Nachfrage von Wasserstoff
In anderen Bereichen wiederum hat Preis einen entscheidenden Einfluss auf die Wasserstoffnachfrage. Anders als im Industriesektor oder im internationalen Flug- und Schiffsverkehr gibt es für Autos, Lastwagen, Busse oder Schienenersatzfahrzeuge durchaus alternative Technologieoptionen wie beispielsweise die Elektrifizierung. Hier schreitet die Entwicklung von Antriebstechnologien schnell voran, sodass der Einsatz von Wasserstoff nach der Modellberechnung eher gering sein wird. Das würde sich erst ab Großhandelspreisen von 90 Euro je Megawattstunde ändern und eine Steigerung der Nachfrage würde in diesem Sektor erst ab 50 Euro je Megawattstunde eintreten. Aufgrund der hohen Kosten für Herstellung von Wasserstoff, seinen Transport und den Vertrieb hält das Forschungs-Team diese Zahlen jedoch für unwahrscheinlich. Realistischer seien Marktpreise von weit mehr als 90 Euro je Megawattstunde im Jahr 2045.
Der Wasserstoffbedarf in Deutschland liegt laut Berechnungen im Jahr 2030 bei gerade mal 40 Terawattstunden, das entspricht etwa 1% des derzeitigen Energieverbrauchs. In bestimmten Sektoren, wie zum Beispiel in der Industrie, wird die Wasserstoffnachfrage bis 2045 jedoch höchstwahrscheinlich deutlich ansteigen.
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