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EFZN-Forschungsverbund Wasserstoff Niedersachsen

Fokusgruppe 6: Energiesystemanalyse mit besonderem Schwerpunkt auf Wasserstoff

Neben den technologischen Fragestellungen besteht weiterer Forschungsbedarf mit speziellem Fokus auf die Sektorenkopplung und die darauf aufbauenden volkswirtschaftlichen und rechtlichen Betrachtungen sowie Untersuchungen zu den resultierenden Umweltwirkungen.

Auf dieser Basis lassen sich im Sinne einer Implementierungsstrategie Aussagen zur Festlegung der Dekarbonisierungsreihenfolge treffen und Zubaukorridore für die einzelnen Wandlertechnologien ermitteln.

Die Energiesystemanalyse kann perspektivisch zur Bestimmung der technischen Randbedingungen für die Integration von Wasserstoff in das Energiesystem und zur Kopplung an das bestehende Energiesystem sowie bei der Definition von Anforderungen an neue Elektrolyseanlagen beitragen.

Im Zuge der Sektorenkopplung Strom-zu-Gas und Strom-zu-Mobilität ist es wesentlich, Fragen zum Bedarf an zu installierender oder bestehender Infrastruktur für die Erzeugung, die Speicherung, den Transport sowie die Rückverstromung gasförmiger Energieträger mit integrierter Abwärmenutzung fundiert beantworten zu können.

Das Ziel: Ganzheitlich verstehen, wie die Integration von Wasserstoff gelingt

Auf Basis dieser Ergebnisse sind die notwendigen Anreizsysteme, staatlichen Regulierungen und Gebühren/Abgaben für Unternehmen zielgerichtet und umfassend zu planen bzw. die Unternehmen bei der Entwicklung von Geschäftsmodellen einer Wasserstoffwirtschaft zu unterstützen.

In diesem Kontext ist es daher auch erforderlich, die Bedeutung nicht-technischer Innovationen sowie sozioökonomischer Wechselwirkungen zu untersuchen, um die gesellschaftlichen Bedingungen, Treiber und Hemmnisse einer erfolgreichen Integration von Wasserstoff als Energieträger zu analysieren und robuste Handlungsempfehlungen abzuleiten.

Multitalent Wasserstoff

Die Vielfalt der Rollen, die das Multitalent Wasserstoff im Energiesystem einnehmen wird, spiegelt sich auch in der Vielfalt der Projektinhalte wieder. Vielen Projekten gemeinsam ist dabei eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit mit Expert:innen aus den jeweiligen Anwendungsbereichen, die in den Projekten genauer untersucht werden, wie einige Beispiele zeigen:

Im Projekt HyNEAT untersucht ein Konsortium aus unter anderem Leibniz Universität Hannover, Technische Universität Braunschweig und Technische Universität Clausthal die Bereitstellung von Wasserstoff aus dem Energiesystem als treibhausgasneutrale Treibstoffoption für den Luftverkehr. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit sowohl mit der Logistikforschung als auch dem niedersächsichen Luftfahrt-Excellence-Cluster SE2A.

Im Projekt SuSy beschäftigt sich das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme mit wasserstoffbasierten Systemen zur Integration von erneuerbarer Energien auf Passagierschiffen. Das Ziel ist eine innovative hybride Energieversorgung, die zukünftig auf unterschiedlichsten Schiffstypen zur
Dekarbonisierung des Seeverkehrs beitragen kann.

Im Projekt H2-FEE entwickelt die LUH gemeinsam mit Partnern eine Methodik zur Standortanalyse für dezentrale Power-to-Gas-Anlagen. Gemeinsam mit der Energiewirtschaft und kommunalen Einrichtungen wird ein Open-WebGIS entwickelt, das die Energiewende durch Wasserstoff auch im ländlichen Raum voranbringen wird.

Ein wasserstoffbasiertes System in der Praxis schon einmal zu erproben, ist das Ziel des H2-Campus der TU Braunschweig. In diesem Projekt soll die gesamte Wasserstoffwandlungskette im universitätseigenen Netz erprobt und beforscht werden. Die Ergebnisse sollen eine spätere energiewirtschaftliche Integration von Wasserstoffanlagen vorbereiten.

Ausblick

Eine effiziente und sichere Integration von Wasserstoff in das Energiesystem ist ein absolutes Schlüsselelement für eine erfolgreiche Energiewende. Das Energiesystem wird sich dabei so stark ändern wie noch nie in seiner Geschichte. Grund dafür ist die – durch die Wasserstofftechnologie ermöglichte – umfangreiche Sektorenkopplung, die zu einem „fuel switch“ der Primärenergie führt. Gas, Kohle und Öl werden ersetzt durch erneuerbaren Strom. Die Umwandlungskette in der Energiewirtschaft wird invertiert: Heute werden Brennstoffe in Strom gewandelt, in Zukunft wird Strom zur Herstellung stofflicher Energieträger genutzt.

Diese Transformation und das dadurch sich stetig wandelnde Energiesystem sind zugleich Chance und Herausforderung für die Integration neuer Technologien. Das Fehlen von konstanten und kalkulierbaren systemischen Randbedingungen erschwert oder verhindert im schlimmsten Fall die Umsetzung. Auch das Capacity-Building in der Gesellschaft ist wichtig: Oft wird bei Entscheidungen insbesondere im Infrastruktur- und regulatorischen Bereich vom heutigen Status Quo ausgegangen und absehbare zukünftige Herausforderungen werden noch zu selten mitgedacht. Dies verlangsamt die Energiewende ungemein. Denn jede heute falsch getroffene Weichenstellung muss später noch einmal mühsam nachjustiert werden. Energiesystemanalyse hilft dabei, robuste Entwicklungspfade für das Energiesystem zu identifizieren, falsche Weichenstellungen zu vermeiden und auch in einem sich wandelnden Energiesystem die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Die Fokusgruppe arbeitet stark interdisziplinär, um in enger Abstimmung zwischen Energieforschung und technischen und soziologischen Disziplinen die Transformation zu unterstützen. Eine Vernetzung über verschiedene Forschungsstandorte und Fachbereiche hinweg ermöglicht die Entwicklung eines systemischen Gesamtbildes zur Identifizierung von absoluten Notwendigkeiten genauso wie von Synergiepotentialen im Rahmen der  Energiesystemtransformation. Im Innovationslabor H2-Wegweiser wird diese Zusammenarbeit bereits gefördert, sowohl im Konsortium als auch im Austausch mit den anderen Innovationslaboren. Eine Fortführung und Verstetigung dieser Zusammenarbeit kann den Energie- und Wasserstoffstandort Niedersachsen nachhaltig stärken.

Interesse an einer Zusammenarbeit?

Dr. Knut Kappenberg

Forschungsservice

Telefon: +49 5321 3816 8093

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Projekte in Fokusgruppe 6

Kurzname Thema Partner Beginn Ende Förderung Weblink
DuaSol H2-Erzeugung durch EE LUH-ITC 01.09.2014 30.06.2018 Bund enargus
MET Transformationspfade LUH-FKP
LUH-IfES
LUH-IWI
01.12.2018 30.11.2023 Land Nds. n.a.
eGo_n sektorenübergreifendes Planungsinstrument DLR-VE 01.12.2019 30.11.2022 Bund enargus
HyResponder Erste Hilfe für H2-Notfälle DLR-TT OL 01.01.2020 31.12.2022 EU n.a.
SiKuWa H2-Einsatz in NDS IFSH
LUH-IfES
01.03.2020 31.07.2020 Land Nds. n.a.
HyExperts:H2-Region Emsland H2-Infrastruktur TUC-CUTEC 01.08.2020 31.12.2021 Land Nds. n.a.
HyNeat H2-Systeme Luftfahrt TUC 01.08.2020 30.04.2025 Bund enargus
H2-Region Goslar H2-Versorgung der Industrie TUC-CUTEC
TUC-EST
15.08.2020 31.07.2021 Land Nds. n.a.
H2 Campus TUBS H2-Energiesysteme TUBS 01.11.2020 30.04.2025 Bund enargus
CO2-neutrale Industrie Prozessumstellungen FH-IST 01.01.2021 31.12.2023 Land Nds. n.a.
Fahrplan Gaswende Gasversorgung im Energiesystem DLR-VE 01.01.2021 31.12.2023 Bund enargus
SuSy H2-Systeme Schiff DLR-VE 01.03.2021 28.02.2024 Bund enargus
H2Mare:H2Wind H2-Erzeugung durch EE LUH IfES 01.04.2021 31.03.2025 Bund enargus
H2Giga Systogen100 Wasserstoff-Infrastruktur DLR-VE 01.04.2021 31.03.2025 Bund enargus
Wärmewende Nordwest H2-Wärme DLR
OFFIS
UOL
01.04.2021 30.11.2025 Bund enargus
GreenH2Sz Grünes Wasserstoffsystem FH-IST 01.05.2021 31.06.2022 Land Nds. n.a.
HyNeat H2-Systeme Luftfahrt LUH IfES
TUBS-AiP
01.01.2022 30.04.2025 Bund enargus
HydroG(re)EnergY KI zur Wasserstofferzeugung TUC 01.05.2022 30.04.2024 Bund enargus
H2-FEE H2- und PtG-Potentiale LUH-FK
LUH IUP
01.07.2022 30.06.2025 Land Nds. n.a.
Me2H2 Transport und Speicherung TUC 01.08.2022 31.07.2025 Bund enargus
hyBit H2 für Transformation OFFIS 01.09.2022 28.02.2026 Bund enargus
hyBit H2-Wärme siz+ 01.09.2022 28.02.2026 Bund enargus

Mitglieder in Fokusgruppe 6