Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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Die internationale Dimension der Wasserstofftechnologien im Energiesystem

2022 , Gerhardt, Norman , Pfennig, Maximilian , Hebling, Christopher , Schlüter, Kira , Ranzmeyer, Ombeni , Wietschel, Martin , Pieton, Natalia , Kschammer, Kristin , Ragwitz, Mario

Weitgehender internationaler Common Sense ist, dass aus Gründen des Ressourcen- und Klimaschutzes die Verwendung fossiler Energieträger bis Mitte des Jahrhunderts vollständig beendet und ein Großteil unserer Produktionsprozesse mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft umgebaut werden muss. Hierbei kommt CO2-neutral hergestelltem Wasserstoff eine Schlüsselrolle zu, ebenso wie den daraus synthetisch hergestellten längerkettigen Molekülen, stofflichen Energieträgern und Chemierohstoffen in einer Vielzahl von Produkten in der Mobilität und in der Industrie. Da Ressourcennutzung und CO2-Produktion sich in ihren Auswirkungen grundsätzlich international niederschlagen, kann auch dieser Transformationsprozess nur mit einer internationalen Zusammenarbeit nach gemeinsam definierten Regeln bewältigt werden. Dies betrifft die Erforschung und Entwicklung der entsprechenden Technologien ebenso wie deren Anwendung und Förderung. Der Beitrag liefert einen Überblick über Vereinbarungen, Initiativen, Ziele und Erfolge dieser internationalen Zusammenarbeit.

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Metastudie Wasserstoff. Was lässt sich aus Energiesystemstudien schlussfolgern?

2022 , Wietschel, Martin , Hebling, Christopher

Im Auftrag des Nationalen Wasserstoffrats haben die drei Fraunhofer-Institute ISI, ISE und IEG in einer Metastudie die potentielle Nachfrage nach Wasserstoff sowie Wasserstoffderivaten bis 2050 analysiert. Hierzu wurden aktuelle Systemstudien für die EU und für Deutschland mit Szenarien für einen ambitionierten Klimaschutz analysiert. Die ausgewerteten Studien haben eine (stark techno-ökonomische) Systemsicht aus einer Energieperspektive heraus. Nicht alle Aspekte eines Transformationspfades (z. B. heimische Arbeitsplätze und Wertschöpfung, bestehende Regulierung, beschlossene Fördermaßnahmen etc.) werden dabei berücksichtigt. Diese Studien arbeiten mit Szenarien, die keine Vorhersagen darstellen, sondern die möglichen Entwicklungen und techno-ökonomische Pfade unter verschiedenen Annahmen abbilden.

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Low-Carbon-Industrie: Elektrifizierung und geschlossene Kohlenstoffkreisläufe

2018 , Schneider, Clemens , Lechtenböhmer, Stefan , Bauer, Thomas , Nitz, Peter , Hettesheimer, Tim , Wietschel, Martin , Meulenberg, Wilhelm , Gurtner, Richard

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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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Hydrogen technologies in the energy system: the international perspective

2022 , Hebling, Christopher , Schlüter, Kira , Ranzmeyer, Ombeni , Gerhardt, Norman , Pfennig, Maximilian , Wietschel, Martin , Pieton, Natalia , Kschammer, Kristin , Ragwitz, Mario

Across the world, it’s widely accepted that in order to conserve resources and protect the climate, we must phase out the use of fossil fuels entirely by the middle of the century. Furthermore, a large portion of our production processes must be converted in pursuit of a circular economy. The key elements in this process will be hydrogen produced through carbon-neutral processes, the longer-chain molecules that are synthetically produced in this process, and material energy carriers and chemical raw materials in a large number of mobility and industry-related products. Since the effects of using up resources and producing CO2 are fundamentally a matter of international concern, the transformation process can only take place if there is international collaboration based on a common set of defined rules. This applies to the research on and development of the relevant technologies, as well as their application and promotion. The chapter will provide an overview of the agreements, initiatives, goals and successes associated with this international collaboration.

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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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Sektorkopplung - was ist darunter zu verstehen?

2019 , Wietschel, Martin , Plötz, Patrick , Klobasa, Marian , Müller-Kirchenbauer, Joachim , Kochems, Johannes , Hermann, Lisa , Grosse, Benjamin , Nacken, Lukas , Küster, Michael , Naumann, David , Kost, Christoph , Fahl, Ulrich , Timmermann, Daniel , Albert, Denise

Sektorkopplung ist in den letzten Jahren in der Energie- und Klimapolitik als neue Begrifflichkeit aufgetaucht und hat aktuell einen sehr hohen Stellenwert in der energiepolitischen Diskussion als eine der zentralen Maßnahmen zur Minderung der Treibhausgase. Eine Auswertung der Literatur zeigt allerdings, dass für den Begriff Sektorkopplung bislang kein einheitliches Begriffsverständnis existiert. Ausgehend von der Analyse, welche Sektoren überhaupt miteinander gekoppelt werden, welche Technologien unter der Sektorkopplung üblicherweise gefasst werden und welche unterschiedlichen Zielsetzungen mit der Sektorkopplung verfolgt werden, wird in dem Artikel eine breiter gefasste Definition erarbeitet. Diese bezieht sowohl die direkte erneuerbare Stromnutzung wie die Umwandlung von Strom in gas- oder flüssige Brenn- und Kraftstoffe ein. Weiterhin wird gezeigt, dass auch eine Beschränkung auf erneuerbaren Strom nicht zielführend sein muss, sondern auch die Nutzung von konventionellem Strom oder anderer erneuerbaren Energiequellen durchaus einen wertvollen Beitrag für eine Sektorkopplung liefern kann. Neben der Kopplung der Umwandlungs- und Nachfragesektoren kann auch die Verknüpfung von nachfrageseitigen Sektoren untereinander über Infrastrukturen zur Sektorkopplung gezählt werden. Um eine Sektorkopplung zu einem Erfolg zu führen, sind der regulatorische Rahmen anzupassen sowie juristische Aspekte, die mit dem Begriffsverständnis verbunden sind, zu klären.

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