Studienbeschreibung

Im Zuge der Energiewende kommt es in Deutschland zu einem erheblichen politisch geförderten Ausbau erneuerbarer Energien.
Diese Energieerzeuger bieten Vorteile, wie die emissionsfreie Energieerzeugung, aber auch Nachteile.
Ein Nachteil besteht in der volatilen wetterabhängigen Energieerzeugung. Um diesem Problem zu begegnen werden leistungsfähige Energiespeicher benötigt, welche die Unterschiede zwischen Energieerzeugung und -verbrauch  ausgleichen.

Eine Möglichkeit elektrische Energie zu speichern ist die Herstellung von Wasserstoff in Elektrolyseuren.
Wasserstoff bietet aufgrund seiner Rolle als Speichermedium vielerlei weitere Einsatzmöglichkeiten. Beispiele sind der Einsatz als Brennstoff, in der chemischen Industrie oder im Verkehrssektor.

Auf Grundlage dieses großen Nutzprofils wurde in dieser Arbeit ein Modell erstellt, mit dem sich die Gestehungskosten von Wasserstoff in Elektrolyseuren in unterschiedlichen Szenarien berechnen lassen.
Das Modell führt dabei auf Grundlage verschiedener Kennwerte eine Investitionskostenrechnung durch, an deren Ende die Gestehungskosten des Wasserstoffs in €/MWh stehen.
Betrachtet wurden die drei Elektrolyseurtypen Alkalische Elektrolyse (ALK), Elektrolyse mit Proton- Austausch- Membran (PEM) und die Festoxid-Elektrolyseurzelle (SOEC).
In der Auswertung des Modells wurden mit den drei Elektrolyseurtypen zwei unterschiedliche Szenarien betrachtet.
Im ersten Szenario (dem Standardszenario) wurde mit einem Produktionsstart der Elektrolyseure im Jahr 2025 gerechnet.
In diesem Szenario ergaben sich für die ALK Vollkosten in Höhe von 102,71 €/MWh, bei der PEM 125,20 €/MWh und bei der SOEC 239,83 €/MWh.

Das Standardszenario wurde anschließend einer Sensitivitätsanalyse unterzogen, diese identifizierte den Wirkungsgrad der Elektrolyseure, die Investitionskosten und das in den Strombezugskosten genutzte Wetterszenario als sensitivste Parameter.
Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde ein möglichst optimistisches Best Case Szenario für das Jahr 2030 ermittelt.
Die Vollkosten der Wasserstoffgestehungskosten betragen in diesem Szenario für die ALK 67,38 €/MWh.
Im direkten Vergleich zu anderem Energieträger, wie beispielsweise Erdgas (ca. 15-20 €/MWh), fallen diese Kosten noch sehr hoch aus.
Mögliche Optionen, um die Wasserstoffgestehungskosten weiter zu senken sind weitere Förderungen, Forschung und Entwicklung der jeweiligen Technologien oder die Einführung und Ausbau einer CO2 Bepreisung, um grünen Wasserstoff wettbewerbsfähiger zu machen.