Wasserstoff aus Power-to-Gas-Anlagen. Ökonomisches und ökologisches Potenzial in den Sektoren Strom, Wärme und Mobilität

Von:

Marvin Becker

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Masterarbeit aus dem Jahr 2019 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Wirtschaftsingenieurwesen, Note: 1,0, Bergische Universität Wuppertal, Sprache: Deutsch, Abstract: Die Master-Thesis befasst sich mit dem ökonomischen und ökologischen Potenzial von Wasserstoff aus Power-to-Gas-Anlagen in den Sektoren Strom, Wärme und Mobilität. Das derzeitige Potenzial wird auf Basis der aktuell verfügbaren Infrastruktur und der vorliegenden Rahmenbedingungen dargestellt. Als Grundlage für die Potenziale in den Jahren 2030 und 2050, insbesondere mit Blick auf die in Deutschland anvisierten Klimaziele, werden vier ausgewählte Studien analysiert und die relevanten Benchmarks und Empfehlungen gegenübergestellt und interpretiert.Der Stromsektor ist mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien bereits auf einem vielversprechenden Weg, jedoch müssen Wind- und Solarenergie auch verstärkt in den Sektoren Wärme und Mobilität eingesetzt werden. Eine Sektorkopplung durch Power-to-X und der Aufbau einer Infrastruktur für grüne Gase (wie z.B. Wasserstoff) sind für das Erreichen der Klimaziele von großer Bedeutung.Insbesondere im Sektor Mobilität müssen allerdings Treibhausgas-Minderungen mit Umwandlungsverlusten abgewogen werden und batterieelektrische Fahrzeuge sollten aufgrund der hohen Effizienz die erste Wahl für Kurzstrecken sein. Ähnlich wie im Mobilitätssektor ist im Sektor Wärme die direktelektrische Variante mit Wärmepumpen deutlich effizienter als die Nutzung von Wasserstoff oder anderen grünen Gasen aus Power-to-X-Anlagen. Aufgrund der Fragmentierung im Wärmesektor ist eine hohe Flexibilität bei der Bereitstellung von Wärme erforderlich. Wasserstoff bietet hier als Grundstoff viele Möglichkeiten um eine Minderung von Treibhausgasen zu realisieren.Neben einer Anpassung der Rahmenbedingungen (z.B. keine EEG-Umlage für PtX-Anlagen) und der Implementierung geeigneter Förderinstrumente (z.B. CO2-Bepreisung) sollte ein Massenbilanzsystem eingeführt werden, um die grüne Eigenschaft der erneuerbaren Energien nachverfolgbar auf Wasserstoff übertragen zu können. Damit die Transformation zu einem nachhaltigen Energiesystem mittelfristig gelingt, muss auf der einen Seite die Sektorkopplung durch den Einsatz von Wasserstoff aus PtG-Anlagen ermöglicht und gefördert werden. Auf der anderen Seite muss eine Elektrifizierung überall dort stattfinden, wo sie ökonomisch und ökologisch sinnvoller ist als der Einsatz grüner Gase. Es sollte ein Technologiemix angestrebt werden mit dem Ziel, sowohl die Kosten als auch die Umweltbelastung zu minimieren und dabei Versorgungssicherheit zu gewährleisten.