Neue Studie
Importierter grüner Wasserstoff ist End-to-End in puncto Energieeffizienz konkurrenzfähig

06.10.2020 Die Strategieberatung Arthur D. Little veröffentlicht die neue Analyse „The efficiency of hydrogen rethought“ zur Energieeffizienz von grünem Wasserstoff im Vergleich zur direkten Stromnutzung durch z.B. Batteriefahrzeuge aus der Perspektive vom Herstellungsort bis zum finalen Verbraucher.

Ein Solarmodul, das an einem guten Standort, z.B. in Afrika, aufgestellt ist, liefert rund den doppelten Stromertrag wie ein vergleichbares Solarmodul in Deutschland.
© Foto: M. Boeckh
Ein Solarmodul, das an einem guten Standort, z.B. in Afrika, aufgestellt ist, liefert rund den doppelten Stromertrag wie ein vergleichbares Solarmodul in Deutschland.
Die Studie vergleicht dazu verschiedene Aufstellungsorte für Solaranlagen hinsichtlich ihres End-to-End Energieertrags vom Panel bis zum Fahrzeug. Das Ergebnis: Wasserstoff, häufig mit dem Makel mangelhafter Energieeffizienz versehen, hat das Potential, Nachteile bei der Umwandlung in großen Teilen zu egalisieren, sofern grüner Wasserstoff aus Regionen mit hohem Solareintrag – etwa in Afrika – importiert wird. Die Experten empfehlen der Automobilindustrie und Energieerzeugern daher, die Potentiale von Wasserstoff unter dieser relevanten Effizienz-Perspektive zu bewerten und von der ausreichenden Verfügbarkeit von nachhaltigem grünem Wasserstoff auszugehen. Damit treten bei der strategischen Bewertung von Wasserstoff Kriterien wie Kosten und Anwendungsfreundlichkeit in den Vordergrund.

Um die relevante Energieeffizienz von grünem Wasserstoff aus Solarstrom im Vergleich zur direkten Stromnutzung z.B. in Batteriefahrzeugen zu betrachten, entwickelte das Autorenteam von Arthur D. Little ein End-to-End Modell vom Solarpanel bis zum Antrieb im Fahrzeug. Verglichen werden verschiedene Szenarien hinsichtlich Ursprungsort, Transport, Speicherung und Nutzung der Energie. So wurde beispielhaft konkret die Effizienz von Wasserstoff aus Solarerzeugung jeweils in Deutschland und in Namibia betrachtet. Es wurde verglichen, wieviel Energie effektiv im Fahrzeug genutzt werden kann – ausgehend von unterschiedlichen Aufstellungsorten eines Solarpanels und verschiedenen Energieketten. Als Vergleichsbasis wurde der durchschnittliche jährliche Stromertrag eines 1 kWh-Peak Panels in Deutschland bei direktem Laden des Batteriefahrzeugs gewählt. Dieses Szenario ist der effizienteste Fall für die Nutzung des deutschen Solarstroms, da keine längerfristige Speicherung oder Transformation des Stroms außerhalb des Fahrzeugs erfolgen muss.

Ein an einem guten Standort (z.B. in Afrika) aufgestelltes Solarmodul liefert rund den doppelten Stromertrag wie ein durchschnittliches Solarmodul in Deutschland. Daher weist dieser importierte Wasserstoff Ende-zu-Ende betrachtet weit bessere Effizienzwerte auf als gemeinhin bei zu enger Perspektive unterstellt wird. Wird der in Afrika gewonnene Strom in Form von Wasserstoff nach Deutschland importiert und dort nach Rückwandlung unter Kraft-Wärme-Kopplung ins Netz eingespeist, erreicht er 98 Prozent der aus einem in Deutschland aufgestellten Panel direkt gewonnen jährlichen Energiemenge. Importiert man hingegen Wasserstoff zur Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeuge, liegt die End-to-End Effizienz bei immerhin noch 76 Prozent. Bestünde für den Transport von Wasserstoff zudem noch eine ausgebaute Infrastruktur aus großen Pipelines, könnte die Effizienz der Wasserstofffahrzeuge auf 90 Prozent ansteigen. Entscheidend für die Bewertung der Energieeffizienz von Wasserstoff ist daher die richtige End-zu-Ende-Perspektive und nicht die anteiligen Verluste entlang der Energieketten. Unter dieser Perspektive schließt sich die Effizienzlücke von Wasserstoff zu einem wesentlichen Teil oder egalisiert sich bei großtechnischer Wandlung unter Kraft-Wärme-Kopplung nahezu vollständig.

Studienautor und Arthur D. Little Partner Dr. Klaus Schmitz erklärt: „Unsere Analyse zeigt deutlich, dass der Einsatz von grünem Wasserstoff für die Mobilitätswende eine ökonomisch wie ökologisch sinnvolle Option darstellen kann. Europa wird mittelfristig verstärkt auf den Import von Energie in Form von Wasserstoff oder E-Fuels aus sonnigen Regionen zurückgreifen, um erfolgreich zu dekarbonisieren. Der mögliche hohe Solarertrag (z.B. in Wüsten) kompensiert Wandlungsverluste zwischen Strom und Wasserstoff. Besonders vorteilhaft wird dies, wenn man Strom in Deutschland z.B. für den Winter sowieso speichern muss. Damit tritt die Effizienz und damit auch die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff als strategisches Kriterium zur Bewertung von Wasserstoffanwendungen in den Hintergrund und Kosten und Anwendungsfreundlichkeit werden entscheidend.“  

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