Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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  • Publication
    Was bewegt die regionalen Energieversorger? Eine Marktanalyse von Strom-, Gas- und Wärmenetzbetrieben
    ( 2024)
    Friedmann, Annabel
    ;
    Oberle, Stella orcid-logo
    ;
    Wietschel, Martin
    Dieser Beitrag befasst sich mit der aktuellen Marktsituation von Strom-, Gas- und Wärmenetzbetrieben. Mittels einer Umfrage unter 1.024 Netzbetrieben in Deutschland sowie insgesamt 11 Expert*inneninterviews zeigt die Studie neben den Synergien und Konkurrenzsituationen auch Chancen sowie Herausforderungen sowie unterschiedliche Organisationsstrukturen auf.
  • Publication
    # 1_Wasserstoffimporte
    ( 2023-02-03)
    Pieton, Natalia orcid-logo
    ;
    Herbst, Andrea
    ;
    Wietschel, Martin
    Martin Wietschel leitet das Competence Center Energietechnologien und Energiesysteme am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI. In dieser Folge gehen unsere Moderatorinnen Andrea & Natalia mit Martin Wietschel den Fragen nach, welche Wasserstoffmengen für welche Bereiche benötigt werden, wie hoch die heimischen Potentiale bzw. globalen Potentiale sind und warum die nationalen Potenziale an grünem Wasserstoff nicht ausreichen werden.
  • Publication
    Export Potentials of Green Hydrogen - Methodology for a Techno-Economic Assessment
    (Fraunhofer ISI, 2023)
    Pieton, Natalia orcid-logo
    ;
    Abdel-Khalek, Hazem
    ;
    Graf, Marieke Emilie Anna orcid-logo
    ;
    Drechsler, Björn
    ;
    Lenivova, Veronika orcid-logo
    ;
    Nolden, Christoph orcid-logo
    ;
    Bergup, Emily Felicitas
    ;
    Sinha, Mohammad
    ;
    Fragoso García, Joshua
    ;
    Franke, Katja
    ;
    Kleinschmitt, Christoph
    ;
    Müller, Viktor Paul orcid-logo
    ;
    Wietschel, Martin
    ;
    Holst, Marius
    ;
    Weise, Friedrich
    ;
    Voglstätter, Christopher
    This working paper describes the quantitative and model-based methodology used in HYPAT to assess hydrogen and Power-to-X (PtX) export potentials in the countries Morocco, Ukraine, Namibia, Turkey, United Arab Emirates, Kenya, Chile, Canada, Brazil, and New Zealand. The results of the techno-economic assessment are further used as a basis for a global hydrogen and PtX atlas, and as an indication of the price development of hydrogen and PtX.
  • Publication
    Transformation der Gasinfrastruktur zum Klimaschutz. Abschlussbericht
    (UBA, 2023)
    Wachsmuth, Jakob
    ;
    Duscha, Vicki
    ;
    Wietschel, Martin
    ;
    Oberle, Stella orcid-logo
    ;
    Herrmann, Ulrike
    ;
    Graf, Marieke Emilie Anna orcid-logo
    ;
    Pfluger, Benjamin
    ;
    Sorayaei, Mona
    ;
    Brandes, Frederik
    ;
    Gehrmann, Stefan
    ;
    Rommelfanger, Janosch
    ;
    Isik, Volkan
    ;
    Köppel, Wolfgang
    ;
    Heneka, Maximilian
    ;
    Zubair, Asif
    ;
    Vayas, Louis
    Mit der Revision des Klimaschutzgesetzes im Jahr 2021 hat sich Deutschland u. a. verbindlich das langfristige Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2045 treibhausgasneutral zu werden. Dies bedeutet, dass die Nutzung von fossilen Energieträgern vollständig zu vermeiden ist, insbesondere durch ein Ausschöpfen von Energieeffizienzpotenzialen und einen vollständigen Umstieg auf erneuerbare Energiequellen. Diesbezüglich hat sich ein weitgehender Konsens entwickelt, dass eine THG-neutrale Energieversorgung, selbst im Fall von einem hohen Maß an Elektrifizierung, Effizienz, Flexibilität, Speicherung und Sektorkopplung, ergänzend auf THG-neutrale gasförmige Energieträger angewiesen sein wird. Es stellt sich daher die Frage, ob bezüglich der Nutzung von erneuerbaren Gasen bestimmte Pfade zu bevorzugen sind und wie das Ausphasen von fossilem Erdgas und die künftige Nutzung erneuerbarer Gase gestaltet werden kann. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Studie die Gasinfrastruktur und ihre Entwicklungsmöglichkeiten im Rahmen der Energie- und Klimaschutzziele der Bundesregierung beleuchtet sowie strategische Leitplanken für erforderliche infrastrukturelle Weichenstellungen für gasförmige Energieträger entwickelt. Ziel dieser Studie ist es, in kompakter Form einen Eindruck des Übergangs von Erdgas- zur Wasserstoffinfrastrukturen zu vermitteln. Dabei werden die wesentlichen Meilensteine, Hemmnisse, regulatorischen und technischen Anpassungsbedarfe im Verlauf des Transformationspfades dargestellt, unter Berücksichtigung der Anwendungsbreite von Wasserstoff und des Zeitpunkts des aufkommenden Wasserstoffbedarfs.
  • Publication
    Transformatinsprozess für die kommunale Energiewende - Sektorengekoppelte Infrastrukturen und Strategien zur Einbindung von lokalen Akteuren (TrafoKommunE). Abschlussbericht
    ( 2023)
    Hotz, Christian
    ;
    Wayas, Louis
    ;
    Mohan, Jithin
    ;
    Merz, Lisa
    ;
    Isik, Volkan
    ;
    Köppel, Wolfgang
    ;
    Glaser, Christian
    ;
    Kleinebrahm, Max
    ;
    Jongh, Steven de
    ;
    Gräfenhorst, Simon
    ;
    Förderer, Kevin
    ;
    König, Michael
    ;
    Stelzer, Volker
    ;
    Oberle, Stella orcid-logo
    ;
    Stute, Judith orcid-logo
    ;
    Wietschel, Martin
    ;
    Speth, Daniel orcid-logo
    ;
    Gnann, Till orcid-logo
    ;
    Hettesheimer, Tim
    ;
    Powilleit, Marion
    ;
    Ulmer, Nico
    ;
    Gewiese, Bernd
    ;
    Schmalzing, Claus
    ;
    Studt, Julian
    ;
    Hettig, Simon
    ;
    Schmelzer, Martin
    ;
    Müntefering, Tim
    ;
    Frankenhoff, Frederic
    ;
    Benthin, Jörn
    ;
    Albus, Rolf
    Das Projekt TrafoKommunE untersucht den anstehenden Transformationsprozess im Energiesystem mit Fokus auf die kommunale Energiewende. Dabei spielen lokale Energieversorger und Kommunen eine Schlüsselrolle. Im Rahmen des Projekts wird der lokale Ausbau von erneuerbaren Energiequellen, die Nutzung alternativer Technologien (z. B. Wärmepumpen und batterieelektrische Fahrzeuge) und Sanierungsmaßnahmen untersucht. Die leitungsgebundene Energieinfrastruktur wird auf die daraus resultierende notwendige Transformation analysiert. In TrafoKommunE werden neben den technischen Maßnahmen auch mögliche Geschäftsmodelle für lokale Energieversorger betrachtet sowie Fragestellungen bezüglich der Akzeptanz von Stakeholdern. Darüber hinaus wurden die aktuellen politischen Rahmenbedingungen untersucht und es fanden Aktivitäten statt, die zur Aktivierung von Energieversorgungsunternehmen beitragen, eine aktive Rolle bei der lokalen Energiewende einzunehmen.
  • Publication
    Ukrainian Hydrogen Export Potential: Opportunities and Challenges in the Light of the Ongoing War
    (Fraunhofer ISI, 2023)
    Sukurova, Natalia
    ;
    Wietschel, Martin
    ;
    Fragoso García, Joshua
    ;
    Müller, Viktor Paul orcid-logo
    ;
    Franke, Katja
    ;
    Kantel, Anne
    ;
    Graf, Marieke Emilie Anna orcid-logo
    ;
    Jalbout, Eddy
    ;
    Pieton, Natalia orcid-logo
    ;
    Abdel-Khalek, Hazem
    ;
    Bergup, Emily
    ;
    Weise, Friedrich
    The purpose of the working paper is to study the hydrogen export potential of Ukraine, including the opportunities and challenges in light of the ongoing war, based on the analyses of national and international sources as well as the modeling and calculations conducted within the HYPAT project. The carried-out analysis of the current trends and developments of the hydrogen economy in Ukraine shows that de-spite the ongoing war, the EU remains interested in Ukraine as a potential future hy-drogen supplier. Techno-economic assessment reveals the following: green steel could become an important export product in the future, generating additional reve-nues in the country; Ukraine has a well-established infrastructure for exporting hydro-gen and Power-to-X products to Western Europe via pipelines and seaports, but the repurposing of this infrastructure needs to be further investigated; important energy infrastructures and land for potential renewable energy deployment are currently oc-cupied by the Russian military. It is determined that the war's uncertain duration in-creases the risks of investing in developing the large RE potential in Ukraine so, low-cost RE might only be sufficient to cover domestic demand. The following opportuni-ties and obstacles are highlighted: the development of a hydrogen economy can bring socio-political advantages, but the large-scale hydrogen production in Ukraine might be limited due to water scarcity and competitive water use for the agricultural sector and could imply higher energy costs for households.
  • Publication
    Wasserstoff im zukünftigen Energiesystem - eine systemische Analyse
    ( 2023)
    Köppel, Wolfgang
    ;
    Wietschel, Martin
    ;
    Gnann, Till orcid-logo
    ;
    Fleiter, Tobias
    ;
    Lux, Benjamin orcid-logo
    ;
    Manz, Pia orcid-logo
    ;
    Rehfeldt, Matthias orcid-logo
    ;
    Speth, Daniel orcid-logo
    ;
    Steinbach, Jan
    ;
    Pfluger, Benjamin
    Im Rahmen des Teilprojektes 4 des DVGW-Forschungsvorhabens Roadmap Gas 2050 ist der verstärkte Einsatz von Wasserstoff in einem Wasserstoffszenario anhand einer systemanalytischen Bewertung untersucht worden; Details sind dem Deliverable 4.4 zu entnehmen. Hierfür wurde das deutsche Energiesystem in einem Verbund von Modellen für die Abschätzung der Energienachfragen in den Sektoren Mobilität, Gebäude und Industrie und für die Energiebereitstellung (Strom, Wärme, Kraftstoff und Gas) modelliert. Der Bilanzraum der Modellierung ist für die Nachfragemodelle Deutschland und für das Energieangebot EU und MENA mit Schwerpunkt Deutschland. Grundlage der Modellierung ist die Einhaltung der THG-Minderungsziele für die Sektoren entsprechend dem Klimaschutzgesetz von 2021. Ziel war es zum einen, die Bedingungen und Auswirkungen eines schnellen Hochlaufs der Nachfrage von Wasserstoff und weiteren EE-Gasen zu analysieren; zum anderen sollte auch die Bereitstellung der Gase beschrieben werden. Ein möglichst wahrscheinliches Szenario im Sinne einer Vorhersage zu entwerfen, war hingegen keine Zielsetzung des Vorhabens. Kriterien wie Handwerkermangel, Akzeptanz und betriebswirtschaftliche Überlegungen oder regulatorische Randbedingungen wurden vor diesem Hintergrund nicht betrachtet, was in der Realität zu einer langsameren Umsetzung führen kann. Umgekehrt könnte der russische Angriffskrieg auf die Ukraine und die damit verbundene Energiekrise zu administrativen Maßnahmen auf europäischer und nationaler Ebene führen, die zu einer Beschleunigung der Umsetzung führen.
  • Publication
    War in Ukraine: Implications for the European and German strategies for importing hydrogen and synthesis products. Position paper
    (Fraunhofer ISI, 2022-03)
    Wietschel, Martin
    ;
    Roth, Florian
    ;
    Fragoso García, Joshua
    ;
    Herbst, Andrea
    ;
    Kleinschmitt, Christoph
    ;
    Wittmann, Florian orcid-logo
    ;
    Breitschopf, Barbara orcid-logo
    ;
    Zheng, Lin orcid-logo
    ;
    Eckstein, Johannes
    ;
    Neuwirth, Marius orcid-logo
    ;
    Pfluger, Benjamin
    ;
    Ragwitz, Mario
    ;
    Löschel, Andreas
    ;
    Biesewig, Lars
    ;
    Thiel, Zarah
    ;
    Voglstätter, Christopher
    ;
    Nunez, Almudena
    ;
    Quitzow, Rainer
    ;
    Kunze, Robert
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    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.
  • Publication
    Die internationale Dimension der Wasserstofftechnologien im Energiesystem
    ( 2022)
    Gerhardt, Norman
    ;
    Pfennig, Maximilian
    ;
    Hebling, Christopher
    ;
    Schlüter, Kira
    ;
    Ranzmeyer, Ombeni
    ;
    Wietschel, Martin
    ;
    Pieton, Natalia orcid-logo
    ;
    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.