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Energie: Elektrolyse treibt die Energiewende voran

Energie
Elektrolyse treibt die Energiewende voran

Elektrolyse treibt die Energiewende voran
Eine aktuelle Studie identifiziert die Elektrolyse als Gigawatt-Industrie für Deutschland. Bild: malp/Fotolia

Die Wasserelektrolyse entwickelt sich immer mehr zu einer Kerntechnologie der Energiewende. Das ist das Ergebnis einer Studie, für die die Fraunhofer-Institute für Solare Energiesysteme ISE, für Produktionstechnologie und Automatisierung IPA und das Beratungsunternehmen E4tech im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) einen Fahrplan für die Etablierung der Wasserelektrolyse in Deutschland entwickelt haben.

Elektrolyse hat Potenzial zur Gigawattindustrie in Deutschland

Allein für Deutschland prognostizieren die Partner bis 2050 eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen Gigawattbereich – unter der Maßgabe, dass die Klimaschutzziele der Bundesregierung erreicht werden. Im Rahmen der Studie haben die Partner die Herausforderungen beim Aufbau einer Gigawatt-Elektrolyse-Industrie in Deutschland, insbesondere mit Blick auf kritische Komponenten, untersucht. Der künftige Elektrolysebedarf für die Sektoren Verkehr, Wärme und Strom wurde mit dem am Fraunhofer ISE entwickelten Tool REMod-D in einer Energiesystemsimulation für Deutschland ermittelt. Insgesamt wurden sechs Ausbauszenarien betrachtet, um unter anderem die Bandbreite der in der Industrieumfrage ermittelten Leistungsparameter zu berücksichtigen.

In allen betrachteten Szenarien gilt dabei die Randbedingung, dass das deutsche Klimaziel einer Absenkung der Energie-bedingten CO2-Emissionen um 80 % ohne einen großskaligen Import von synthetischen Energieträgern erreicht wird. Zugleich wird davon ausgegangen, dass energieintensive Industrien auch weiterhin am Standort Deutschland betrieben werden. Im Ergebnis resultiert – abhängig von den jeweils zugrunde gelegten Randbedingungen – ein Ausbaukorridor von größer 100 bis weit über 200 GW an installierter Elektrolysekapazität im Jahr 2050. Bereits in der zweiten Hälfte des kommenden Jahrzehnts müsste die Zubaurate 1 GW Neuinstallation pro Jahr deutlich übersteigen, und ab den 2030-er Jahren gehen die Szenarien von mehreren Gigawatt Neuinstallation pro Jahr aus.

„Einer großskaligen Nutzung der Elektrolyse steht aus technologischer Sicht nichts im Wege“

„Bereits heute sind die beiden wichtigsten Technologien, die alkalische und die PEM-Elektrolyse, in einem technisch ausgereiften Zustand. Einer großskaligen Nutzung der Elektrolyse steht aus technologischer Sicht nichts im Wege“, erklärt Dr. Tom Smolinka, Abteilungsleiter Chemische Energiespeicherung am Fraunhofer ISE. Einzelne Forschungsthemen müssen jedoch noch weiter verfolgt werden. So ist beispielsweise die Hochtemperatur-Elektrolyse noch nicht wettbewerbsfähig, sie hat aber wegen des geringeren Strombedarfs und der in Deutschland vorhandenen industriellen Abwärme durchaus Potenzial. Auch aus produktionstechnischer Sicht konnten nur wenige hinderliche Aspekte identifiziert werden.

„Die zur Produktion der Komponenten nötigen Verfahren werden bereits in anderen Branchen großindustriell angewendet. Eine Skalierung der Produktion ist mit einem vergleichsweise geringen Maschinen- und Kapitaleinsatz möglich“, sagt Steffen Kiemel, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPA. Bei den als potenziell kritisch eingestuften Komponenten wurde aufgezeigt, dass weder kurz- noch langfristig mit Lieferengpässen zu rechnen ist.

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