Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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European Hydrogen Infrastructure Planning

2024 , Alibas, Sirin , Ausfelder, Florian , Ditz, Daniel , Ebner, Michael , Engwerth, Veronika , Fleiter, Tobias , Fragoso García, Joshua , Genge, Lucien , Greitzer, Maria , Haas, Sofia , Haendel, Michael , Hank, Christoph , Hauser, Philipp , Heneka, Maximilian , Heineken, Wolfram , Hildebrand, Jan , Isik, Volkan , Köppel, Wolfgang , Harper, Ryan , Jahn, Matthias , Klaassen, Bernhard , Kneiske, Tanja Manuela , Malzkuhn, Sabine , Kuzyaka, Berkan , Mielich, Tim , Lux, Benjamin , Maghnam, Ammar , Müsgens, Felix , Mendler, Friedrich , Pleier, Amanda , Müller-Kirchenbauer, Joachim , Isbert, Anne-Marie , Ruprecht, David , Sadat-Razavi, Pantea , Neuner, Felix , Pfluger, Benjamin , Mohr, Stephan , Ragwitz, Mario , Scheffler, Marcel , Solomon, Mithran Daniel , Voglstätter, Christopher , Weißenburger, Bastian , Ausfelder, Florian , Ragwitz, Mario , Förster, My Yen , Nolden, Christoph

The white paper was developed by a selected authorship of the TransHyDE Project System Analysis. The contents of the TransHyDE publications are produced in the project independently of the Federal Ministry of Education and Research.

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War in Ukraine: Implications for the European and German strategies for importing hydrogen and synthesis products. Position paper

2022-03 , Wietschel, Martin , Roth, Florian , Fragoso García, Joshua , Herbst, Andrea , Kleinschmitt, Christoph , Wittmann, Florian , Breitschopf, Barbara , Zheng, Lin , Eckstein, Johannes , Neuwirth, Marius , Pfluger, Benjamin , Ragwitz, Mario , Löschel, Andreas , Biesewig, Lars , Thiel, Zarah , Voglstätter, Christopher , Nunez, Almudena , Quitzow, Rainer , Kunze, Robert , Stamm, Andreas , Strohmaier, Rita , Lorych, Ludger

Russia’s war of aggression against Ukraine has led many to question the formerly held certainty that close trade relations result in a stable energy supply. Hydrogen, which is expected to play an important role in the future, is particularly affected by this. Against this background, among other things, this position paper addresses new approaches to assessing partner countries for hydrogen imports, the development of import costs, and the potential for hydrogen production in the EU. The paper also addresses the future economic development of Ukraine through the production and transportation of hydrogen.

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Krieg in der Ukraine: Auswirkungen auf die europäische und deutsche Importstrategie von Wasserstoff und Syntheseprodukten. Impulspapier

2022 , Wietschel, Martin , Roth, Florian , Fragoso García, Joshua , Herbst, Andrea , Kleinschmitt, Christoph , Wittmann, Florian , Breitschopf, Barbara , Zheng, Lin , Eckstein, Johannes , Neuwirth, Marius , Pfluger, Benjamin , Ragwitz, Mario , Löschel, Andreas , Biesewig, Lars , Thiel, Zarah , Voglstätter, Christopher , Nunez, Almudena , Quitzow, Rainer , Kunze, Robert , Stamm, Andreas , Strohmaier, Rita , Lorych, Ludger

Der Angriffskrieg von Russland auf die Ukraine hat auf vielen Seiten zur Erkenntnis geführt, dass die bisher geltende Gewissheit, dass enge Handelsbeziehungen zu einer stabilen Energieversorgung führen, zu hinterfragen ist. Das Zukunftsthema Wasserstoff ist davon in besonderem Maße betroffen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Impulspapier unter anderem mit neuen Ansätzen der Bewertung von Partnerländern beim Wasserstoffimport, der Entwicklung von Importkosten und den Potenzialen für eine Wasserstoffherstellung in der EU. Zudem geht das Papier auf die künftige wirtschaftliche Entwicklung der Ukraine durch die Erzeugung und den Transport von Wasserstoff ein.

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The potential of a hydrogen economy: an economic and social perspective

2022 , Wietschel, Martin , Dütschke, Elisabeth , Neuwirth, Marius , Scherrer, Aline , Zheng, Lin , Gerhardt, Norman , Herkel, Sebastian , Jahn, Matthias , Lozanovski, Aleksandar , Pfluger, Benjamin , Pieton, Natalia , Ragwitz, Mario , Schnabel, Frieder

In order to create a comprehensive overview of a future hydrogen economy, different climate target and energy demand scenarios will be considered and the key issues of economic relevance, value creation, climate protection, public support and demand for hydrogen will be examined. This chapter starts with a section on the economic relevance of hydrogen and hydrogen-based synthesis products and makes predictions as to how a potential hydrogen market may develop in the future. It then discusses the value chain that would result from a climate-neutral hydrogen economy and addresses the sales and labor market potential that chain would give rise to. Lastly, it highlights the opportunities this would present for German industry. Subsequently, the chapter focuses on how the use of hydrogen can help achieve climate and environmental targets, including an explanation of how hydrogen production can potentially help to reduce greenhouse gas generation, depending on which raw materials are used. Finally, three essential factors for achieving public support for and removing the barriers to a hydrogen economy will be discussed, followed by the challenges and opportunities that a hydrogen economy would present for the key demand sectors of industry, transportation, heating and energy.

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Gutachten zur Validierung eines Konzepts zur privatwirtschaftlichen Finanzierung des Aufbaus eines Wasserstoff-Kernnetzes bei subsidiärer staatlicher Absicherung

2024 , Pfluger, Benjamin , Oberle, Stella , Ragwitz, Mario , Wachsmuth, Jakob , Lux, Benjamin , Müller-Kirchenbauer, Joachim , Kalz, Maike , Evers, Maximilian , Hollnagel, Jeremias , Fritz, Wolfgang

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Hydrogen technologies in energy systems

2022 , Bard, Jochen , Gerhardt, Norman , Plaisir, Marie , Schröer, Ramona , Held, Anne , Henning, Hans-Martin , Kost, Christoph , Pfluger, Benjamin , Ragwitz, Mario , Reuter, Andreas

This chapter compares the role of hydrogen and synthetic energy carriers in energy systems and discusses certain aspects of them. To this end, we have examined systemic studies that consider the existing interactions between demand, production, facility locations and the construction and use of power, gas and heating networks.

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Potenziale einer Wasserstoffwirtschaft aus wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Perspektive

2022 , Wietschel, Martin , Dütschke, Elisabeth , Neuwirth, Marius , Scherrer, Aline , Zheng, Lin , Gerhardt, Norman , Herkel, Sebastian , Jahn, Matthias , Lozanovski, Aleksandar , Pfluger, Benjamin , Pieton, Natalia , Ragwitz, Mario , Schnabel, Frieder

Um ein umfassendes Gesamtbild für eine zukünftige Wasserstoffwirtschaft zu zeichnen, werden unterschiedliche Szenarien für Klimaziele und Energienachfrage betrachtet und die wesentlichen Themen wirtschaftliche Relevanz, Wertschöpfung, Klimabeitrag, Akzeptanz und Nachfrage von Wasserstoff beleuchtet. Das Kapitel startet mit einem Abschnitt zur wirtschaftlichen Relevanz von Wasserstoff sowie darauf basierenden Syntheseprodukten und gibt einen Ausblick auf den potenziellen Wasserstoffmarkt der Zukunft. Es zeigt die Wertschöpfungskette einer klimaneutralen Wasserstoffwirtschaft auf und thematisiert resultierende Umsatz- und Arbeitsmarktpotenziale und letztlich die damit verbundenen Chancen für die deutsche Industrie. Im Anschluss wird der Beitrag zur Erreichung von Klima- und Umweltzielen durch den Einsatz von Wasserstoff diskutiert, wobei das Treibhausgasminderungspotenzial der Wasserstoffherstellung in Abhängigkeit seiner Rohstoffe beschrieben wird. Schließlich werden drei wesentliche Dimensionen für die Akzeptanz und den Abbau von Barrieren für eine Wasserstoffwirtschaft thematisiert und abschließend die Herausforderungen und Chancen einer Wasserstoffwirtschaft für die wesentlichen Nachfragesektoren Industrie, Verkehr, Wärme und Energie diskutiert.

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Wissenschaftliche Transformationsstudie zur Dekarbonisierung der Wärmebereitstellung in der Region Hoyerswerda, Weißwasser und Spremberg bis 2050

2023 , Pfluger, Benjamin , Hanßke, Anja , Ragwitz, Mario , Sporleder, Maximilian , Fritz, Markus , Kirbach, Ronny , Ruscheinski, Florian , Steinbach, Jan , Popovski, Eftim , Haller, Johannes

Die Umsetzung des Kohleausstiegs bis zum Jahr 2038 erfordert in den vom Strukturwandel betroffe nen Regionen einen deutlich beschleunigten Dekarbonisierungsprozess, insbesondere im Wärmesek tor. Vor diesem Hintergrund haben sich die Fernwärmeversorger der Städte Hoyerswerda, Spremberg und Weißwasser zusammengeschlossen, um gemeinsam Lösungen für eine umsetzbare, ökolo gische, sozialverträgliche, wirtschaftliche und sichere Energieversorgung in der Region zu ent wickeln. Hierbei werden sie maßgeblich von einem Konsortium unter Leitung der Fraunhofer-Einrich tung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG und unter Mitwirkung des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung ISI, der Tilia GmbH und der IREES GmbH im Rahmen einer wis senschaftlichen Transformationsstudie unterstützt. Mit dieser Studie nimmt das Konsortium eine Vorreiterrolle in Ostdeutschland ein und liefert eine Blau pause für den Dekarbonisierungs- und Transformationsprozess der Wärmeversorgung, die bundesweit übertragbar ist. Im Zuge der Studie wurden zunächst die Rahmenbedingungen für die zukünftige Wärmeversorgung in der Lausitz identifiziert und somit der Lösungsraum für die angestrebte Transformation definiert. Maßgebliche Themen, die in der Betrachtung berücksichtigt wurden, sind beispielsweise die Bevölke rungsentwicklung in der Region, die Entwicklung der Energiepreise und die Verfügbarkeit von Flächen für den Aufbau neuer Anlagentechnik. Weiter wurde der Status Quo der Wärmeversorgung in den drei Städten festgestellt und mit Hilfe von Prognosemodellen die Entwicklung des zukünftigen Wär mebedarfs bis 2050 ermittelt. Gleichermaßen wurden das Vorhandensein lokaler und überregionaler Erneuerbarer Energiequellen und deren Potenzial zur Deckung des zukünftigen Wärmebedarfs unter sucht. Aufbauend auf den grundlegenden Analysen ermittelte das Konsortium sowohl die Potenziale für den Ausbau und die Verdichtung der Wärmenetze in den drei Städten als auch für die Integration erneu erbarer Wärmequellen in die Wärmeversorgung. Mit Hilfe von Optimierungsmethoden wurden Ver sorgungsvarianten entwickelt, die zum einen die Kombination unterschiedlicher Technologien wie Wärmepumpen und Speicher berücksichtigen und gleichermaßen auf geeignete Wärmequellen zu rückgreifen, so dass die Stadtwerke mit Vorliegen der Studienergebnisse über eine solide Planungs grundlage verfügen, die nicht nur aus energetischer, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht Lösungen für eine resiliente Wärmeversorgung liefert. Mit der abschließenden Entwicklung eines gesamtheitlichen Umsetzungsprogrammes stellte das Pro jektkonsortium gemeinsam mit den Stadtwerken einen Fahrplan auf, der als Wegweiser für den Auf bau einer sicheren und bezahlbaren Wärmeversorgung in den drei Lausitzer Städten dient und den Pfad in eine klimaneutrale Zukunft aufzeigt. Mit der Studie ist es gelungen, allgemein anwendbare Methoden für das Vorgehen bei der Umsetzung der Wärmewende zu entwickeln, die auf den überwiegenden Teil aller Städte und Kommunen in Deutschland übertragbar sind.

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Hintergrundpapier zu Gasinfrastrukturen im Lichte des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine

2022 , Graf, Frank , Wachsmuth, Jakob , Pfluger, Benjamin , Müller-Kirchenbauer, Joachim , Nolden, Christoph , Wietschel, Martin , Heneka, Maximilian , Ausfelder, Florian , Lenivova, Veronika , Malzkuhn, Sabine , Ragwitz, Mario

Die Erarbeitung des Positionspapiers erfolgte durch eine ausgewählte Autorenschaft des Verbundprojektes Systemanalyse aus dem Wasserstoffleitprojekt TransHyDE.

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Einsatz von Wasserstofftechnologien im Energiesystem

2022 , Bard, Jochen , Gerhardt, Norman , Plaisir, Marie , Schröer, Ramona , Held, Anne , Henning, Hans-Martin , Kost, Christoph , Ragwitz, Mario , Pfluger, Benjamin , Reuter, Andreas

Das Kapitel vergleicht die Rolle von Wasserstoff und synthetischen Energieträgern im Energiesystem und diskutiert ausgewählte Aspekte. Hierfür wurden Systemstudien herangezogen, die bestehendeWechselwirkungen zwischen Nachfrage, Erzeugung, räumlicher Verortung der Anlagen und den Aufbau und die Nutzung von Strom-, Gas- und Wärmenetzinfrastruktur berücksichtigen.

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