Expertise Forschungspartner vor Ort Mit energieflexibler Wasserstoffelektrolyse Wasserstoff erzeugen
Das Forschungsinstitut FIM und der Institutsteil Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT beraten Unternehmen und Kommunen in techno-ökonomischen Fragestellungen rund um die Investition und den Betrieb von Wasserstoffelektrolyseuren in komplexen Rahmenbedingungen der Strommärkte und Regulatorik.
Die Wasserstoffelektrolyse ist eines der Kernelemente für die Sektorenkopplung von Strom, Wärme und Verkehr. Sie kann maßgeblich zur dringend benötigten Reduktion von Treibhausgasemissionen in der Industrie sowie im Verkehrssektor – insbesondere im industriellen Langstrecken-Schwerlastverkehr – beitragen. Während die Wasserstofferzeugung an den sonnen- und windreichsten Orten der Welt und der Import nach Deutschland aufgrund komplexer politischer Strukturen und sehr hoher Investitionen in Transportinfrastrukturen erst mittel- bis langfristig anlaufen wird, sind für den schnellen nationalen Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft lokale dezentrale Erzeugungskapazitäten unerlässlich. Wenn überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energiequellen (EE) wie Wind- und Solarenergie vorhanden ist, oder Netzrestriktionen das Regeln bzw. Abschalten von erneuerbaren Energieanlagen erfordert, kann dieser überschüssige Strom und ungenutzten Erzeugungskapazitäten dazu genutzt werden, Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff umzuwandeln. Trotz dem Ausbau erneuerbarer Energiequellen und dem Anstieg vorhandener Überschussenergie wird diese Menge nicht ausreichen, Wasserstoffelektrolyse wirtschaftlich zu betreiben. Damit dies gelingt und Investitionen in dezentrale Wasserstofferzeugungskapazitäten getätigt werden, ist ein ausgeklügeltes Strombeschaffungsportfolio aus erneuerbaren Energiequellen zentral.
Gemäß deutschem Recht (§ 3 Abs. 2 S. 3 der 37. BImSchV) kann grüner Wasserstoff derzeit nur dann erzeugt werden, wenn entweder ein Direktanschluss zwischen EE-Anlage und Wasserstoffelektrolyse besteht oder die Produktion von Wasserstoff mit Strom aus dem öffentlichen Netz erfolgt und die Wasserstoffelektrolyse als zuschaltbare Last gemäß § 13 Abs. 6 EnWG betrieben wird. Bei der Versorgung aus dem öffentlichen Netz gibt es eine Vielzahl komplexer Anforderungen hinsichtlich der geographischen und zeitlichen Korrelation zwischen der Wasserstofferzeugung und des dafür genutzten erneuerbar erzeugten Stroms. Diese Rahmenbedingungen verdeutlichen einerseits die hohe Komplexität bei der Ausgestaltung einer optimalen Betriebsstrategie für eine nachhaltige Wasserstoffelektrolyse und andererseits die starke Notwendigkeit für einen energieflexiblen Einsatz der Wasserstoffelektrolyse.
Welchen komplexen Herausforderungen müssen sich Investoren und Betreiber stellen?
- Welches Strombeschaffungsportfolio bei gleichzeitig flexiblen Elektrolyseurbetrieb ist für meine Anwendung des Wasserstoffs techno-ökonomisch sinnvoll, regulatorisch robust und ökologisch zielführend?
- Ist der Einsatz eines Batteriespeichers zur Speicherung von lokal erzeugtem PV-Strom sinnvoll?
- Welche Dimensionen der Komponenten sind für meine Anwendung optimal?
- Welche zusätzlichen Erlöspotenziale sind durch die Teilnahme an Flexibilitätsmärkten erreichbar?
Das Forschungsinstitut FIM und der Institutsteil Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT beraten Unternehmen in Fragestellungen rund um die Investition und den Betrieb von Wasserstoffelektrolyseuren. Dabei stehen die technologische Auslegung, der wirtschaftliche Betrieb und der ökologische Mehrwert im Vordergrund anwendungsspezifischer Analysen zum energieflexiblen Elektrolyseurbetrieb. Ihre Kernkompetenz ist die Strombeschaffungsportfoliooptimierung für Wasserstoffelektrolyseanwendungen. Mithilfe techno-ökonomischer Modellansätze analysieren und bewerten sie anwendungsspezifisch die Einflüsse von Eigenerzeugungsanlagen, Stromportfolios aus lokalen EE-Anlagen, Erlöspotenziale an Flexibilitätsmärkten und der technischen Auslegung der Infrastruktur auf die wirtschaftliche Erzeugung von grünem Wasserstoff. Unterstützung im Bereich der Betriebs- und Geschäftsmodellentwicklung für Wasserstoffanwendungen und -Services runden ihr Portfolio ab.