Forschungsprojekt NoRaLock-H2
Notwendige Rahmenbedingungen zur Vermeidung von Lock-In-Effekten und zur Gewährleistung einer nachhaltigen grünen Wasserstoffversorgung
Unser Energiesystem wird in den kommenden Jahren Schritt für Schritt um Infrastrukturen zur Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff erweitert. Aus erneuerbaren Energien hergestellt, soll Wasserstoff zukünftig als CO2-neutraler Energieträger sektorenübergreifend zur Verfügung stehen, zum Beispiel als Speichermedium zur Stabilisierung der Stromnetze, Grundstoff für die Industrie oder als Einsatzstoff für Mobilität und Wärmeerzeugung. Jedoch wird sich der Aufbau der Erzeugungs- und Transport-Infrastrukturen über einen längeren Zeitraum erstrecken, so dass die Produktionskapazitäten für grünen Wasserstoff die stetig wachsende Nachfrage nicht zu jedem Zeitpunkt decken können. In der Folge werden mit hoher Wahrscheinlichkeit auch andere, nicht CO2-neutrale Wasserstoffquellen zum Einsatz kommen. Vor diesem Hintergrund sollen im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Forschungsprojekt NoRaLock-H2 Strategien entwickelt werden, um notwendige Investitionen in zukunftsfähige Technologien sicherzustellen.
Forschungsprojekt NoRaLock-H2 | |
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Laufzeit | Januar 2023 bis Dezember 2025 |
Förderung durch | Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz |
Projektbeteiligte | - Wuppertal Institut
- Institut für Vernetzte Energiesysteme
- IZES gGmbH
- ECOLOG – Institut für sozial-ökologische Forschung und Bildung
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Im Forschungsansatz befasst sich das Projekt mit den regulatorischen Rahmenbedingungen. Sie sollen so definiert werden, dass die heute und zeitnah zu tätigenden Investitionen so gesteuert werden, dass sie zu einer kosteneffizienten und nachhaltigen Wasserstoffversorgung führen. Dabei geht es insbesondere um die Vermeidung sogenannter Lock-In-Effekte, die zum Beispiel entstehen können, wenn fossiler Wasserstoff wegen bereits getätigter Investitionen auch langfristig genutzt wird, anstelle ihn durch grünen Wasserstoff zu ersetzen. Ein anderes Beispiel ist, dass zwar grüner Wasserstoff genutzt wird, aber an systemisch unvorteilhaften Standorten. Das kann zu hohen Netzbelastungen und hohen Systemkosten führen.
Das Institut für Vernetzte Energiesysteme ermittelt im Projekt NoRaLock-H2 zum einen das vorhandene Potenzial für die Erzeugung von grünem Wasserstoff. Dafür werden anhand von Flächen- und Wetterdaten sowie von techno-ökonomischen Parametern, die mithilfe des Tools EnDAT generiert werden, Kostenpotenzial-Kurven für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erstellt.
In einem weiteren Forschungsschwerpunkt befassen sich die DLR-Forschenden mit der Simulation des Investitionsverhaltens in Wasserstoff-Erzeugungsanlagen unter verschiedenen Rahmenbedingungen. Kenntnisse über dieses Verhalten sind von großer Bedeutung, weil Entscheidungen über Investitionen meist auf Basis unterschiedlichster Informationen und Beweggründe innerhalb gesetzter Rahmenbedingungen getroffen werden. Um die rationalen Beweggründe zur Entscheidung über Investitionen in Wasserstoff-Erzeugungsanlagen simulieren zu können, erweitern die DLR-Forschenden das agentenbasierte Simulationsmodell AMIRIS um ein separates Investitionsmodul, das einen Wasserstoff-Investitionsagenten umfasst. Unter anderem werden regulatorische Instrumente zur Unterstützung des Wasserstoffhochlaufs (zum Beispiel Differenzkontrakte oder Investitionskostenzuschüsse) modelliert und verschiedene Betriebsstrategien für Elektrolyseure zur Erzeugung von grünem Wasserstoff simuliert. Auf diese Weise lässt sich das entsprechende Investitionsverhalten unter verschiedenen regulatorischen Rahmenbedingungen abbilden.
Auf Basis dieser Methodik werden im Projekt NoRaLock-H2 Entwicklungspfade ermittelt, die gesamtwirtschaftlich kostenoptimalen Entwicklungen (im Projektverlauf erstellt durch das Wuppertal Institut) gegenübergestellt werden. So wird analysiert, wo Lock-In-Effekte drohen und wie sich diese vermeiden lassen. Im Ergebnis lassen sich vorteilhafte und unvorteilhafte Rahmenbedingungen für eine kosteneffiziente und klimaneutrale Erzeugung von Wasserstoff identifizieren.
