Energiewende im Fokus: Wie Elektrolyseuren und Speicher Kosten senken können!

Energiewende im Fokus: Wie Elektrolyseuren und Speicher Kosten senken können!

Forschungsteams der Leibniz Universität Hannover (LUH) sowie des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) haben eine umfassende Untersuchung zur Nutzung von Elektrolyseuren und Batteriespeichern durchgeführt. Ziel ist die Analyse des Einflusses dieser Technologien auf die Kosten der Energiewende. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, das Energiesystem an die schwankenden Angebote von Wind- und Sonnenenergie anzupassen. Bei hohem Wind- und Sonnenangebot kommt es zu Stromüberschüssen, während in Zeiten geringer Erzeugung (Dunkelflauten) Energiemangel herrscht.

Überschüssiger Strom kann entweder in Batteriespeichern gespeichert oder durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden. Dieser Wasserstoff findet vor allem in der Industrie Anwendung. Ein eigens dafür entwickeltes Modell optimiert nun das deutsche Energiesystem und ermittelt den Beitrag von Elektrolyseuren und Batteriespeichern zu einer effektiven Energiewende. Das optimierte Szenario zeigt, dass Elektrolyseure zur Wasserstoffproduktion vorrangig im windstarken Norden Deutschlands platziert werden sollten, während Batteriespeicher gleichmäßig über Deutschland verteilt sind, mit einem Schwerpunkt im Süden, wo mehr Photovoltaik-Strom zur Verfügung steht.

Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerung

Die Prognosen deuten darauf hin, dass bis zum Jahr 2050 etwa 35 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien gespeichert oder in Wasserstoff umgewandelt werden müssen. Versäumte Maßnahmen in diesem Bereich könnten die Gesamtkosten der Energiewende um bis zu 60 Milliarden Euro erhöhen. Die Studie, die durch EWE AG finanziell unterstützt wird, bietet wichtige Grundlagen für Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft, um diese Ziele zu erreichen. Verzögerungen beim Ausbau von Wasserstoffanlagen und Speichern können zudem das Erfüllen der Klimaziele erheblich erschweren.

Um die Effizienz der Elektrolyseure zu gewährleisten, ist ein spezifischer Grünstromanteil entscheidend. Laut der Energieberatungsagentur Novaro liegt der Grünstromanteil auf Jahresbasis aktuell bei 60 Prozent, wobei an 1.854 Stunden im Betrachtungszeitraum dieser Anteil über 80 Prozent lag. Ein in Entwurf befindliches „Wasserstoffbeschleunigungsgesetz“ setzt einen Schwellenwert von 80 Prozent fest, der als zu hoch angesehen wird. Das wirtschaftliche Optimum zur Nutzung von Wasserstoff liegt bei einem Schwellenwert von 70 Prozent, was den Elektrolyseuren ermöglicht, bis zu 2.900 Stunden pro Jahr betrieben zu werden.

Technologische Herausforderungen der Elektrolyse

Die Elektrolyse selbst, ein Prozess, der Wassermoleküle in Wasserstoff- und Sauerstoffatome zerlegt, steht vor erheblichen Herausforderungen. Katalysatoren sind notwendig, um diesen Prozess zu initiieren und zu beschleunigen. Bisherige Entwicklungen in diesem Bereich waren jedoch größtenteils erfolglos, sodass die Materialien mindestens zehn Jahre unter realen Industriebedingungen funktionieren müssen. Dr. Philipp Gerschel von der Ruhr-Universität Bochum beschreibt die Schwierigkeiten bei der Materialauswahl und der Entwicklung geeigneter Katalysatoren. Prof. Dr. Doris Segets von der Universität Duisburg-Essen hat besonders die Notwendigkeit eines Workflows zum Materialvergleich hervorgehoben. Gemeinsam mit mehreren Institutionen wird daran gearbeitet, neue Elektrolyse-Verfahren zu entwickeln, die auch ohne Edelmetalle auskommen können.

Diese Entwicklungen könnten die Katalysatorforschung weiter vorantreiben und somit eine flächendeckende Produktion von Elektrolyseuren innerhalb der nächsten zehn Jahre ermöglichen. Das Kooperationsprojekt umfasst 18 Forschende aus verschiedenen Disziplinen und Institutionen, darunter das Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion.

Insgesamt zeigt die aktuelle Forschung eine klare Richtung auf: Der gezielte Einsatz von Elektrolyseuren und Batteriespeichern ist entscheidend für eine kosteneffektive und nachhaltige Energiewende. Die vollständige Studie ist online verfügbar und liefert wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Energiepolitik.

Für weitere Informationen zu den aktuellen Entwicklungen und der Forschung besuchen Sie bitte die folgenden Links: Leibniz Universität Hannover, PV Magazine, und Fraunhofer UMSICHT.