Die Rolle von Wasserstoff in einem klimaneutralen europäischen Energiesystem – eine modellbasierte Analyse bis 2050

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Der European Green Deal stellt die Mitgliedstaaten der Europäischen Union (EU) vor große Herausforderungen. Dessen Klimaschutzziele sind ambitioniert, vor allem die Reduktion der Treibhausgasemissionen auf Netto-Null bis 2050. Der Weg in diese Energiezukunft führt über Wasserstoff und die zunehmende Kopplung der Umwandlungs- und Nachfragesektoren.

Die Transformation des europäischen Energiesystems sowie Perspektiven der Sektorenkopplung wurden im Rahmen einer gemeinsamen Studie mit TransnetBW und ONTRAS quantitativ modelliert und analysiert. Um das Potenzial von Wasserstoff erkennen und bewerten zu können, wurden insbesondere die Bereiche Wasserstoffnachfrage und -versorgung sowie Energieinfrastruktur untersucht, um darauf aufbauend robuste Erkenntnisse und möglichst allgemeingültige Kernaussagen zu formulieren. Es wurde deutlich, dass die Vorteile des Energieträgers Wasserstoff überwiegen, wenn dessen Erzeugung, Verteilung und Verwendung gemeinsam von Strom- und Gaswirtschaft sowie auf europäischer Ebene geplant werden.

Das der Studie zugrundeliegende Energiesystemmodell umfasst die Sektoren Energiewirtschaft, Wärme, Industrie und Verkehr. Es setzt eine integrierte Markt- und Netzmodellierung um, indem sowohl Technologieausbau (u. a. Elektrolyseure) und Netzausbau (Strom, Gas, Wasserstoff) als auch der Technologie- und Speichereinsatz simultan optimiert werden. Ergebnisse der Optimierung sind i. W. die Kraftwerks-, Speicher- und Netzkapazitäten pro Modellregion sowie die Auslastung der Systemkomponenten, die Gesamtkosten der Energieversorgung und die CO2-Emissionen. Um speziell die Rolle von Wasserstoff auf dem Weg zu einem klimaneutralen Energiesystem zu bewerten, wurde das Modell um drei zentrale Aspekte erweitert: die dynamische Optimierung der Investitionskapazitäten erfolgt anhand einer myopischen Investitionsplanung; das Modell wurde um ein Datengerüst für Gasnetze ergänzt und als Investitionsoption für Wasserstoffnetze die Möglichkeit des Neubaus und der Umstellung bestehender Gasleitungen integriert; mit dem Ziel der Technologieneutralität wurde der Verkehrssektor im Straßenpersonenverkehr um die Optimierung des Technologiemix (Elektroautos, Gasautos, klassische Verbrenner) ausgebaut.

Die vollständige Studie ist in Energiewirtschaftliche Tagesfragen 1-2/2021 erschienen und hier zum Download verfügbar.

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