DLR: Wasserstoff günstig mit konzentrierter Solarthermie

Für das DLR ist Wasserstoff am günstigsten mit konzentrierter Solarthermie. Das teilte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Rahmen der Vorlage einer neuen Studie mit. Das Papier untersucht das Potenzial von grünem Wasserstoff als Energieträger für ein klimaneutrales Energiesystem. Der erste Teil nehme Technologien und Perspektiven einer nachhaltigen und wirtschaftlichen Wasserstoffversorgung in den Blick. Der zweite Teil beleuchte den Aspekt der Sektorenkopplung.

Grüner Wasserstoff sei nachhaltig und klimaneutral, sofern bei seiner Herstellung Energie aus erneuerbaren Ressourcen wie Sonne und Wind zum Einsatz kämen.

Um Wasserstoff aber erfolgreich zu etablieren, nennt die Studie zwei Erfolgsfaktoren. Das sei etwa die konsequente Sektorenkopplung entlang der Versorgungskette. Diese reiche von der Erzeugung über die Speicherung bis zur Nutzung. Außerdem wesentlich sei die internationale Zusammenarbeit bei der Produktion und Verteilung des grünen Energieträgers.

Deutschland kann Vorreiter sein

„Grüner Wasserstoff hat das Potenzial, der zentrale Baustein für ein Energie- und Verkehrssystem mit massiv reduzierten Treibhausgasemissionen zu sein.“ Das sagt Professor Karsten Lemmer, DLR-Vorstandsmitglied für die Bereiche Energie und Verkehr. Die Technologie dahinter werde in Deutschland schon lange und erfolgreich erforscht. Nun seien mutige Ansätze gefragt, Wasserstoff in großem Maßstab einzusetzen. Hier könne Deutschland eine globale Vorreiterrolle einnehmen. Es gelte, massiv in Technologien und deren Demonstration ebenso wie weiterhin in grundlegende Forschung zu investieren. Außeredm auch, die Rahmenbedingungen für eine breite Markteinführung zu schaffen, so Lemmer.

In Deutschland seien die Potenziale für erneuerbare Energien aber begrenzt. Deshalb sei die Produktion von Wasserstoff in sonnen- und windreichen Ländern eine wirtschaftlich attraktive Option. Nur so lasse sich eine stark steigende Nachfrage nach grünem Wasserstoff für Energiewirtschaft, Industrie und Mobilität decken. Der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft, einschließlich der dafür notwendigen Logistik, sollte daher von Anfang an auf Kooperation setzen. Länder innerhalb und außerhalb der Europäischen Union sollten dabei zusammenarbeiten.

Solarthermische Verfahren mit höchstem Potenzial

Solarthermische Verfahren hätten das höchste Potenzial, die Herstellungskosten von Wasserstoff drastisch zu senken. Sie nutzten Sonnenenergie, um Wärme zu produzieren und zu speichern. Mit dieser Wärme werde Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Das DLR entwickelt Komponenten und Verfahren, um diese Technologie möglichst effizient, langlebig und industrietauglich zu machen. Erste Pilotanlagen sind bereits in Betrieb.

Der Wirtschafts- und Wissenschaftsstandort Deutschland könne enorm von der Entwicklung und dem Export von Technologien profitieren, die Wasserstoff erzeugen und über weite Strecken transportieren können. Gleiches gelte für technische Innovationen für solarthermische Kraftwerke sowie für Speicherlösungen.

Nur wenn die Sektoren Verkehr, Stromerzeugung, Wärme und Industrie umfassend miteinander gekoppelt seien, könne grüner Wasserstoff sein volles Potenzial als zweite Säule – neben Strom aus erneuerbaren Ressourcen – eines nachhaltigen Energiesystems entfalten. Durch seinen breiten Einsatz ließen sich Effizienz- und Flexibilitätspotenziale im substanziellen Umfang realisieren.

Brennstoffzellenautos, die Strom einspeisen

Zukünftige Investitionen sollten daher immer das Energiesystem als Ganzes im Fokus haben, statt sich auf Einzelanwendungen zu konzentrieren. Ein Beispiel für eine solche Sektorenkopplung seien Brennstoffzellenfahrzeuge. Das DLR arbeitet daran, dass diese Fahrzeuge den Strom bei Bedarf auch ins Netz einspeisen können. Ein weiteres Beispiel sind Elektrolyseanlagen zur Wasserstoffproduktion, deren Abwärme in Nahwärmenetzen zum Einsatz kommen kann.

Damit Deutschland eine führende Rolle in der Technologieentwicklung einnehmen kann, empfiehlt die DLR-Studie drei Forschungsschwerpunkte im Bereich der Wasserstofferzeugung. Der erste sei die Entwicklung und der Aufbau von Demonstrationsanlagen für die Wasserstoffproduktion im Rahmen internationaler Kooperationen. Zweitens kämen Material- und Verfahrensentwicklung für Elektrolyseure hinzu mit besonderem Fokus auf deren automatisierte Herstellung. Drittens gehe es um die Weiterentwicklung innovativer Verfahren der Wasserstoffproduktion, unter anderem auf solarthermischer Basis. Dort sollte ein besonderer Schwerpunkt auf Skalierbarkeit, Produktionskosten und Treibhausemissionen der gesamten Wertschöpfungskette liegen.

Im Bereich der Sektorenkopplung schlägt die DLR-Studie ebenfalls drei Forschungsschwerpunkte vor. Das betreffe erstens, bestehende Infrastruktur für das Speichern und den Transport von gasförmigen Energieträgern zu ertüchtigen, damit sich diese auch mit Wasserstoffbeimischungen und später mit reinem Wasserstoff nutzen ließen. Zweitens gehe es um die Forschung zur elektrischen und digitalen Systemintegration von Wasserstofftechnologien auf allen Ebenen des Energiesystems, beispielsweise die Einbindung von Wasserstoff in die Gebäudetechnik. Dritter Punkt seien bessere Modelle und Bewertungsverfahren, die das Gesamtsystem zuverlässig abbilden und so Unternehmen wie Politik unterstützen, optimale volkswirtschaftliche Entscheidungen zu treffen.

Das Energiesystem der Zukunft müsse regelbare, nachhaltige und kostengünstige Energie für Haushalte, Mobilität und Industrie liefern. Die DLR-Energieforschung ist auf dieses Ziel ausgerichtet. Sie erforscht und entwickelt Materialien, Prozesse und Technologien, um Sonnen- und Windenergie effizient zu nutzen. Das Ziel der Energiesystemforschung im DLR ist es, das zukünftige Gesamtenergiesystem besser zu verstehen, bestmöglich auszugestalten, zuverlässig und wirtschaftlich zu betreiben sowie Entwicklungspfade und Steuerungsmechanismen aufzuzeigen.

30.9.2020 | Quelle: DLR | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH