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Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
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Publication# 6_Wasserstofftransport - Ein Henne-Ei-Problem?( 2023-11-23)Mario ist Professor an der BTU und befasst sich als Leiter der Fraunhofer Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie mit der Rolle von Wasserstoff im Energiesystem. Dabei untersucht er, wie wir Wasserstoff in der Zukunft in hohen Mengen in unterschiedlichen chemischen oder physikalischen Zuständen über kurze und lange Distanzen transportieren und importieren können. Da die Errichtung von Transportinfrastrukturen jedoch eine gewisse Wasserstoffnachfrage und -dargebot voraussetzen, muss er diese Bereiche mitdenken. Sollen wir zuerst die Wasserstoffproduktion, die Wasserstoffabnahmeanlagen oder gar die Infrastrukturen errichten? Und wie soll nun der grüne Wasserstoff nach Deutschland kommen? Hört rein bei einer spannenden Folge, in der wir das Henne-Ei-Problem zu Wasserstoff diskutieren.
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PublicationSzenarien für ein klimaneutrales Deutschland(Acatech, 2023)
;Weidlich, Anke ;Biermann, Dirk ;Brown, Tom ;Burghardt, Célia ;Erlach, Berit ;Fuss, Sabine ;Geden, Oliver ;Gierds, Jörn ;Jochem, Patrick ;Fischedick, Manfred ;Luderer, Gunnar ;Schäfer, Mirko ;Wiese, Frauke ;Neuhoff, Karsten ;Wagemann, Kurt ;Zachmann, Bastian -
PublicationPotenziale einer Wasserstoffwirtschaft aus wirtschaftlicher und gesellschaftlicher PerspektiveUm 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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PublicationDie internationale Dimension der Wasserstofftechnologien im Energiesystem( 2022)
;Schlüter, KiraWeitgehender 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. -
PublicationHydrogen technologies in energy systems( 2022)
;Schröer, RamonaThis 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. -
PublicationThe potential of a hydrogen economy: an economic and social perspectiveIn 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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PublicationHydrogen technologies in the energy system: the international perspective( 2022)
;Schlüter, KiraAcross 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. -
PublicationEinsatz von Wasserstofftechnologien im Energiesystem( 2022)
;Schröer, RamonaDas 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. -
PublicationFactors affecting the calculation of wind power potentials: A case study of China( 2021)In order to mitigate global climate change and air pollution, the Chinese government has assigned high priority to expanding low-carbon power generation in China. Recent studies have shown that wind power is one of the most promising renewable energy option in China. Although many studies have estimated the generation potential of onshore wind power, their results vary widely from 1783 TWh to 39,000 TWh. Therefore, we examine the different assumptions in these papers and identify three main factors influencing the results. The three influencing factors are: weather data set, land utilisation factor, and wind turbine configuration. For our model-based analysis, we define a reference scenario which is used to compare the results. Our analysis shows using a different weather data set increases the generation potential to roughly 35,000 TWh. This is 54% higher than the generation potential of the reference scenario. The land utilisation factor also has a large influence, ranging between -10% and -51%. The studies' assumptions and data should be subjected to careful scrutiny, as the calculated wind power potentials are widely used to develop decarbonisation strategies for the energy system.
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PublicationRegulatory best practices for system integration of renewable energies with a focus on sector coupling technologies( 2021)
;Magham, Ammar ;Abdel-Khalek, Hazem