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
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
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Institut für Vernetzte Energiesysteme Oldenburg (DLR-VE)
Professor Dr. Carsten Agert,
Dr. Alexander Dyck,
Dr. Karsten von Maydell,
Dr. Thomas Vogt
Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH)
Professor Dr.-Ing. Rolf Brendel,
Dr. Raphael Niepelt
Leibniz Universität Hannover
Institut für Elektrische Energiesysteme (IfES)
Professor Dr.-Ing. Hanke-Rauschenbach,
Dr. Boris Bensmann
Leibniz Universität Hannover
Institut für Wirtschaftsinformatik (IWI)
Professor Dr. Michael H. Breitner