Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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Ukrainian Hydrogen Export Potential: Opportunities and Challenges in the Light of the Ongoing War

2023 , Sukurova, Natalia , Wietschel, Martin , Fragoso García, Joshua , Müller, Viktor Paul , Franke, Katja , Kantel, Anne , Graf, Marieke Emilie Anna , Jalbout, Eddy , Pieton, Natalia , 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.

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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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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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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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Export Potentials of Green Hydrogen - Methodology for a Techno-Economic Assessment

2023 , Pieton, Natalia , Abdel-Khalek, Hazem , Graf, Marieke Emilie Anna , Drechsler, Björn , Lenivova, Veronika , Nolden, Christoph , Bergup, Emily Felicitas , Sinha, Mohammad , Fragoso García, Joshua , Franke, Katja , Kleinschmitt, Christoph , Müller, Viktor Paul , 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.

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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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Clean Hydrogen Deployment in the Europe-MENA Region from 2030 to 2050

2023 , Braun, Jan , Frischmuth, Felix , Gerhardt, Norman , Pfennig, Maximilian , Schmitz, Richard , Wietschel, Martin , Carlier, Benjamin , Réveillère, Arnaud , Warluzel, Gilles , Wesoly, Didier

This paper assesses the technical feasibility and socio-economic aspects of the European Union’s (EU) REPowerEU target of producing, importing, and transporting 20 million tonnes (Mt) of clean hydrogen by 2030. Due to their geographical proximity, low-cost hydrogen production potential and existing gas infrastructure, six MENA (‘Middle East and North Africa’) countries are considered key players for realizing the REPowerEU import target: Morocco, Algeria, Tunisia, Libya, Egypt, and Saudi Arabia. The central questions addressed by this paper are: What hydrogen production and import volumes are technically feasible in the Europe-MENA region? Can imports from the MENA countries be integrated into the existing European natural gas grid? How much technical storage capacity is available for hydrogen in the Europe-MENA region? What socio-economic issues must be considered in a strategic analysis of clean hydrogen deployment in the Europe-MENA region?

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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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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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