H2StorFa: Dezentrale Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher an Fabrikstandorten

Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise und dem Bestreben nach einer Dekarbonisierung der Energieversorgung, gewinnt die Eigenversorgung von Fabrikstandorten durch regenerative Energieträger eine zunehmende Bedeutung für produzierende Unternehmen. Da regenerative Erzeugungsanlagen wetterabhängig einspeisen, sind Lösungen für den Ausgleich zwischen dem wechselnden Energieangebot der regenerativen Energiequellen, wie z.B. Photovoltaik- oder Windkraftanlagen, und dem jeweiligen Stromverbrauch des produzierenden Unternehmens erforderlich. Neben Lastverschiebung und Batteriespeichersystemen können hier Wasserstofftechnologien zur Energiespeicherung eingesetzt werden, indem beispielsweise mittels Elektrolyse Wasserstoff aus überschüssigem eigenerzeugten gewonnen und zu einem späteren Zeitpunkt durch eine Brennstoffzelle rückverstromt wird. Zur Untersuchung der Potenziale von Wasserstoff als Energiespeicher wurden im von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekt „H2StorFa“ die Möglichkeiten zur Erzeugung von Wasserstoff und dessen Nutzung in unterschiedlichen Pfaden simulativ betrachtet und die ökonomischen und ökologischen Auswirkungen untersucht. Neben dem bereits skizzierten Nutzungspfad „Wasserstoff als Energiespeicher“ standen die Nutzungspfade „Wasserstoffmobilität“ sowie „Direktnutzung durch Erdgassubstitution“ im Fokus des Projekts. Im Projektverlauf wurde eine Vorgehensweise zur ökonomischen und ökologischen Bewertung des Einsatzes von Wasserstoff an Fabrikstandorten entwickelt und auf einen synthetischen Anwendungsfall angewendet, der basierend auf realen Daten und Gegebenheiten der beteiligten Anwendungspartner erstellt wurde. Bei der Betrachtung des Nutzungspfads „Wasserstoff als Energiespeicher“ konnten in den Anwendungsfällen Stromgestehungskosten von derzeit zwischen 43 und 79 ct/kWh ermittelt und eine Reduktion der Treibhausgasemissionen um bis zu 25% gegenüber dem Referenzszenario ohne Wasserstofftechnologien bewirkt werden. Bei der Untersuchung des Nutzungspfads „Wasserstoffmobilität“ konnte mit Kraftstoffkosten für Wasserstofffahrzeuge von 12 bis 15 ct/km gezeigt werden, dass der Nutzungspfad gegenüber Referenzkosten von Dieselfahrzeugen über 8,4 ct/km bereits heute in einem wirtschaftlich attraktiven Bereich liegt. Die Direktnutzung des Wasserstoffs wurde in den betrachteten Szenarien in Kombination mit den anderen Pfaden betrachtet, um bei hoher Verfügbarkeit von am Standort überschüssiger regenerativer Energie die Wasserstoffnutzung zu erweitern. Die anwendungsfallbezogenen Ergebnisse zeigen somit mögliche Größenordnungen der eingesetzten Technologien sowie ökonomische und ökologische Potenziale der Wasserstoffnutzungspfade auf. Damit bieten sie eine Orientierung für weitere, technisch tiefergehende Betrachtungen und bilden die Basis für reale Umsetzungsprojekte mit Wasserstofftechnologien an Fabrikstandorten. Um die Übertragbarkeit und Verwertungsmöglichkeiten der Projektergebnisse zu erweitern, wurden die gewonnenen Erkenntnisse zu den Nutzungspfaden sowie das methodische Vorgehen in Form eines Auslegungstools aggregiert. Dieses bietet die Datenbasis und funktionalen Zusammenhänge von industriellen Energieversorgungssystemen und deren Komponenten und vereinfacht damit die Auslegung von Wasserstofftechnologien in ausgewählten Szenarien.