Erneuerbarer, grüner Wasserstoff wird als ein Schlüsselelement der Energiewende angesehen. In der Nationalen Wasserstoffstrategie sieht die Bundesregierung bis 2030 einen Wasserstoffbedarf von 90 bis 110 TWh, der vor allem durch Importe, aber auch nationale Produktion gedeckt werden soll (siehe dazu Frage des Monats November 2021: Woher kommt der Wasserstoff zukünftig?). Entscheidend für einen Durchbruch der Wasserstofftechnologien sind die Erzeugungskosten für grünen Wasserstoff, auch Wasserstoffgestehungskosten genannt.
Wasserstoffgestehungskosten
Die Wasserstoffgestehungskosten geben an, welche Kosten bei der Erzeugung von Wasserstoff anfallen. Diese werden maßgeblich durch die Strombezugskosten sowie die Investitionskosten und die Volllaststunden des Elektrolyseurs beeinflusst. Eine Analyse von Aurora Energy Research hat nun gezeigt, dass die Wasserstoffgestehungskosten bei einer Stromversorgung durch Windenergie- und Photovoltaik (PV)-Anlagen bis 2025 auf etwa 5,10 €/kgH2 und bis 2030 sogar auf bis zu 3 €/kgH2 sinken könnten.
Dimensionierung des Elektrolyseurs in Kombination von Wind- und Sonnenenergie
Ein entscheidendes Kriterium für die Wasserstoffgestehungskosten sind die Volllaststunden des Elektrolyseurs. Je weniger Volllaststunden die Erneuerbare-Energie-Anlage hat, desto kleiner sollte der Elektrolyseur dimensioniert werden, um die Rentabilität zu erhöhen.
Die Abbildung zeigt, wie sich die Wasserstoffgestehungskosten bei verschiedenen Konfigurationen von Windenergie- und PV-Anlagen sowie unterschiedlicher Dimensionierung des Elektrolyseurs verhalten. Grundsätzlich ist die Kombination des Elektrolyseurs mit Windenergieanlagen aufgrund höherer resultierende Volllaststunden wirtschaftlicher als die Kombination mit PV. Eine Kombination von Windenergie- und PV-Anlagen sowie eine Dimensionierung des Elektrolyseurs auf ein Fünftel der installierten Leistung der Erneuerbare-Energie-Anlagen führt zu den günstigsten Wasserstoffgestehungskosten von 5,10 €/kgH2.
Fazit
Der Bedarf an erneuerbarem Wasserstoff wird in der Zukunft stark ansteigen. Um die Wasserstoffgestehungskosten zu senken, kann der Elektrolyseur um den Faktor 3-10 kleiner als die Leistung der Erneuerbare-Energie-Anlage dimensioniert werden. Zudem ist eine Kombination von Windenergie und Photovoltaik optimal, um eine hohe Volllaststundenzahl zu erreichen.
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