Grüner Wasserstoff: Produktionskosten werden schnell sinken, aber Elektrolyseure brauchen noch politische Unterstützung, um konkurrenzfähig zu werden (Studie und Webinar)
Berlin (ots)
- Studie von Aurora Energy Research analysiert verschiedene Elektrolyseur-Geschäftsmodelle auf ihre Eignung, Wasserstoff in Europa für weniger als 2,50 Euro pro Kilo und damit günstiger als blauen Wasserstoff zu produzieren
- Am kostengünstigsten ist derzeit die Kopplung von Elektrolyseuren mit Onshore-Windkraftanlagen in Norwegen, dicht gefolgt derselben Kombination auf der Iberischen Halbinsel
- In einem optimistischen Szenario könnten die Kosten bis 2030 auf 2,00 bis 2,50 Euro pro Kilogramm grüner Wasserstoff fallen, vorausgesetzt, die Kosten für den Bau von Elektrolyseuren und erneuerbaren Energien sinken schnell
- Wasserstoff, der mit Netzstrom produziert wird, ist teurer, sofern die Elektrolyseure nicht von Netzgebühren und Umweltabgaben befreit sind; dazu kommen je nach Strommix deutlich höhere Treibhausgasemissionen
- Webinar am 08.07.2021 um 14 Uhr
Sowohl Deutschland als auch Europa haben sich das Ziel gesetzt, bis spätestens 2050 Treibhausgas-neutral zu sein. Das bedeutet, dass der Energieverbrauch in der gesamten Wirtschaft auf kohlenstofffreie Quellen umgestellt werden muss. Hier wird Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen, vor allem bei Aktivitäten, die anders nicht oder nur schwer zu dekarbonisieren sind - etwa in der Stahlindustrie und der Chemiebranche, aber auch in der Luftfahrt, bei Schiffen oder in Teilen des Transportsektors. Entscheidend für die schnelle Umstellung ist dabei unter anderem die Frage, wie die Produktionskosten für grünen Wasserstoff auf ein konkurrenzfähiges Niveau gesenkt werden können. Aurora Energy Research hat dazu verschiedene Geschäftsmodelle analysiert.
Kohlenstoffarmer oder -freier Wasserstoff kann unter anderem durch Elektrolyse von Wasser ("grüner Wasserstoff") oder aus Erdgas mit CO2-Abscheidung ("blauer Wasserstoff") hergestellt werden. Letzterer ist mit Kosten von etwa 2,5 Euro pro Kilogramm derzeit noch deutlich günstiger. Viele Regierungen in Europa fördern deshalb Elektrolyseure mit Zuschüssen, Vergütungen oder Steuerbefreiungen und auch Entwickler und Investoren suchen nach Möglichkeiten, die Kosten zu senken. Die Pipeline an geplanten Elektrolyseprojekten umfasst inzwischen über 200 Gigawatt Leistung, mit einem besonderen Schwerpunkt in Deutschland (vgl. https://ots.de/I4gY5y).
"Die Produktionskosten des grünen Wasserstoffs und damit seine Konkurrenzfähigkeit zu blauem Wasserstoff sind von verschiedenen Faktoren abhängig", sagt Lisa Langer, Commercial Manager bei Aurora Energy Research. "Die Investitionskosten für die Anlagen sinken bereits rapide, Hauptkostentreiber bei der Herstellung von Wasserstoff mit Elektrolyseuren sind künftig die Stromkosten. Deshalb ist es entscheidend, das Geschäftsmodell zu optimieren." Um herauszufinden, welche Konzepte die besten Voraussetzungen für den Erfolg bieten, haben die Experten von Aurora Energy Research unterschiedliche Geschäftsmodelle analysiert und verschiedene Szenarien durchgespielt.
Kombination Onshore-Wind und Elektrolyse am günstigsten
Die Konzepte für den Betrieb von Elektrolyseuren lassen sich zunächst anhand der Herkunft des verwendeten Stroms unterscheiden: Entweder die Anlage wird an das Netz angeschlossen und nutzt den dort angebotenen Strommix oder sie wird im Inselbetrieb direkt mit einer erneuerbaren Energiequelle gekoppelt und nutzt deren Stromerzeugung. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass im zweiten Fall die niedrigsten Gesamtkosten für Wasserstoff anfallen, denn dieses Geschäftsmodell vermeidet die Gebühren für den Netzanschluss. Am günstigsten schneiden dabei Elektrolyseure in Norwegen ab, die mit Onshore-Windkraftanlagen gekoppelt werden: Sehr gute Windressourcen vor Ort sorgen dafür, dass sowohl die Kosten für den erzeugten Windstrom sinken als auch die Auslastung und Wirtschaftlichkeit des Elektrolyseurs steigen. Ähnliche Kosten lassen sich in Spanien erreichen, ebenfalls mit der direkten Kombination von Elektrolyseuren und Onshore-Windkraftanlagen.
Die Betreiber solcher Insellösungen können die Kosten zusätzlich senken, zum Beispiel, indem sie die Größe des Elektrolyseurs optimal auf die Charakteristik des Stromerzeugers abstimmen: "Die Leistung des Elektrolyseurs muss in Abhängigkeit von den individuellen Gegebenheiten errechnet werden", sagt Langer. "Im Idealfall sind dann die Kosten pro Kilo Wasserstoff um bis zu 40 Prozent niedriger, als wenn der Elektrolyseur einfach die gleiche Nennleistung wie das Erneuerbaren-Kraftwerk hat, also wenn zum Beispiel ein 1-Megawatt-Elektrolyseur mit einer 1-Megawatt-Windenergieanlage gekoppelt wird."
Neben niedrigen Wasserstoffkosten profitiert die direkte Koppelung von Erneuerbaren-Anlage und Elektrolyseur auch davon, dass dabei keine direkten Kohlenstoffemissionen entstehen. Deshalb gilt Wasserstoff, der auf diese Weise erzeugt wird, in der EU als nachhaltig. Somit dürften solche Systeme auch weitere Kriterien der RED-II-Richtlinie für erneuerbare Energien erfüllen und in einer Reihe von europäischen Ländern für staatliche Unterstützung in Frage kommen.
Im besten Fall sind Kosten von 2 bis 2,5 Euro pro Kilo grüner Wasserstoff erreichbar
Um mit "blauem Wasserstoff" konkurrieren zu können, werden Elektrolyseur-Projekte allerdings noch erhebliche Kostensenkungen erreichen müssen. "Unsere Analyse zeigt, dass die Produktionskosten für grünen Wasserstoff in den nächsten zwei Jahrzehnten schnell sinken werden", sagt Anise Ganbold, Global Energy Markets Lead von Aurora Energy Research. "Trotzdem wird es schwierig, in Europa 2 Euro pro Kilo Wasserstoff zu erreichen. Das kann nur in einem optimistischen Szenario mit viel niedrigeren Kosten und einem höheren Wirkungsgrad des Elektrolyseurs gelingen. Um einen schnelleren Rückgang der Kosten zu fördern und dazu beizutragen, dass grüner Wasserstoff konkurrenzfähig zu blauem Wasserstoff wird, sollten Regierungen den Ausbau erneuerbarer Energien unterstützen und Elektrolyseure von Netzgebühren und Steuern befreien."
Das würde insbesondere netzgekoppelten Elektrolyseuren helfen, deren Kosten höher sind, weil sie zusätzlich Gebühren für den Zugang zum Stromnetz sowie andere Abgaben zahlen müssen. Diese Kosten variieren je nach Land, Standort, Anschlussgröße und manchmal auch nach Tages- oder Jahreszeit. Im Europavergleich am höchsten sind sie in Deutschland, Großbritannien und Dänemark, wobei die ersten beiden Länder Ausnahmeregelungen für Elektrolyseure und andere industrielle Großverbraucher haben.
"In Dänemark fehlen solche Regelungen, wodurch die Herstellung von Wasserstoff aus Netzstrom dort derzeit praktisch unerschwinglich ist", sagt Ganbold. "In solchen Fällen muss die Politik über Befreiungen oder andere Anreize nachdenken, wenn sie Investitionen in diese Technologie ankurbeln will." So sind etwa in Deutschland netzgekoppelte Elektrolyseure, die vor 2030 gebaut werden und für "grünen" Wasserstoff zertifiziert sind, von der EEG-Umlage befreit - derzeit wären die Stromkosten ohne diese Befreiung ungefähr doppelt so hoch.
Doch die Betreiber haben auch weitere Möglichkeiten, die Kosten zu senken, wie die Analyse zeigt. Zum Beispiel sollten netzgekoppelte Anlagen flexibel laufen, um Zeiten mit niedrigen Strompreisen zu nutzen beziehungsweise Zeiten mit hohen Gebühren zu vermeiden. Wie die Studie zeigt, lassen sich damit die Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu permanent laufenden Elektrolyseuren je nach Land um über 50 Prozent reduzieren. Ein Nachteil bleibt bei netzgekoppelten Anlagen: Die Treibhausgaslast des Wasserstoffs entspricht der des Strommixes in den Betriebsstunden. Aurora hat berechnet, dass ein Elektrolyseur in Deutschland aufgrund des kohle- und gaslastigen Stromerzeugungsmix' neunmal mehr CO2 verursacht als eine Anlage in Spanien, wo der Anteil der erneuerbaren Energien sehr hoch ist. Allerdings sind die Emissionen des Stromsektors durch den europäischen Emissionshandel gedeckelt, was etwaige Emissionssteigerungen verhindern kann.
Mehr zu den Ergebnissen der Studie erfahren Sie in einem Webinar am Donnerstag, 08.07.2021, 14 Uhr. Infos und Anmeldung unter https://auroraer.com/webinars/shades-of-green-hydrogen/
Eine Kurzfassung der Studie finden Sie unter https://go.auroraer.com/l/885013/2021-07-07/2x38f
Über Aurora Energy Research
Aurora Energy Research ist ein Spezialist für Analysen und Modellierungen der europäischen und globalen Energiemärkte. Gegründet 2013 von Ökonomen an der Universität Oxford, um dem steigenden Bedarf an hochwertigen Daten und Fakten zum Energiemarkt zu begegnen, sind wir mittlerweile unter anderem der größte Anbieter von Strommarktanalysen in Europa. Mit mehr als 170 Energieexperten sowie Büros in Berlin, Oxford, Sydney und den USA unterstützen wir Unternehmen, Regierungen und Institutionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette bei langfristigen strategischen Entscheidungen. Weitere Informationen finden Sie unter www.auroraer.com/
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