Sinkende Kosten für erneuerbare Energien und verbesserte Elektrolyse-Technologien könnten grünen Wasserstoff bis 2030 wettbewerbsfähig machen, so der Bericht der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien zur Kostenreduzierung von grünem Wasserstoff. Da die Länder nach Strategien zur Dekarbonisierung der Wirtschaft suchen, spielt grüner Wasserstoff tendenziell eine immer wichtigere Rolle in der globalen Energiematrix. Erneuerbare Kraftstoffe können dazu beitragen, den Nettoausstoß von Kohlendioxid (CO2) in energieintensiven Sektoren zu reduzieren, die schwer zu dekarbonisieren sind, wie z. B. Stahl, Chemie, Fernverkehr, Schifffahrt und Luftfahrt. Doch dazu müssen die Produktionskosten sinken, wenn es weltweit wirtschaftlich sein soll.
Die Technologie basiert auf der Erzeugung von Wasserstoff - einem universellen, leichten und sehr reaktiven Brennstoff - durch Elektrolyse. Bei dieser Methode wird elektrischer Strom verwendet, um Wasserstoff von Sauerstoff in Wasser zu trennen. Um als grün zu gelten, muss der Kraftstoff aus erneuerbarer Energie hergestellt werden. Die anderen "Farben" des Wasserstoffs sind grau, wenn fossile Quellen wie z. B. Erdgas in Raffinerien verwendet werden, und blau, wenn die Quelle fossil ist, aber der emittierte Kohlenstoff aufgefangen wird, um die Emissionen zu neutralisieren. Der Preis für erneuerbaren Strom ist die größte einzelne Kostenkomponente für die lokale Produktion von grünem Wasserstoff - heute 2-3-mal teurer als blauer Wasserstoff. Dies schafft Produktionsmöglichkeiten an Standorten auf der ganzen Welt, die über ideale erneuerbare Ressourcen verfügen, um die Wettbewerbsfähigkeit zu fördern.
Dies zum Beispiel ist der Fall bezüglich Brasilien, das mit einer der meisten erneuerbaren Energiematrizen der Welt „ein Kraftwerk“ für die Produktion und den Export von erneuerbaren Brennstoffen sein kann.
Analysten zufolge könnte diese Eigenschaft in Verbindung mit Elektrolyse-Systemen zur Erzeugung von grünem Wasserstoff Brasilien einen sehr wettbewerbsfähigen Preis für den internen Verbrauch und den Export in Märkte wie den europäischen geben. In diesem Szenario ist das Highlight der Nordosten, mit Wind- und Solar-Photovoltaik-Erzeugung, kombiniert mit der Exit-Route nach Europa.
Auch laut Irena könnte ein aggressiver Weg" bei der Implementierung von Elektrolyse-Systemen - der zweitgrößten Kostenkomponente - grünen Wasserstoff bis 2040 billiger machen als jede kohlenstoffarme Alternative - weniger als US$ 1/kg -.
"Wenn der schnelle Ausbau in den nächsten zehn Jahren erfolgt, sollte grüner Wasserstoff bis 2030 in einer Vielzahl von Ländern wettbewerbsfähig zu blauem Wasserstoff werden - zum Beispiel in Ländern mit Strompreisen von $30MWh", heißt es in dem Papier.
Im Dezember schlossen sich sieben der weltweit größten Unternehmen, die sich mit der Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien beschäftigen, zu einer Allianz zusammen, um zu versuchen, die Kosten für diese Technologie zu senken. Die Zusammenarbeit mit dem Namen „Green Hydrogen Catapult“ will den Bau von 25 Gigawatt grüner Wasserstoffkapazität bis zum Jahr 2026 ermöglichen und die Kosten für den Kraftstoff in diesem Zeitraum auf 2 $/kg senken. Zu den Gründern der Initiative gehören ACWA Power International in Saudi-Arabien, CWP Renewables, Envision Energy, Iberdrola, Orsted, Snam und Yara International. Die Koalition ist Teil der Race to Zero-Kampagne der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen.
Der Irena-Bericht beschreibt Strategien zur Kostenreduzierung durch kontinuierliche Innovation, Leistungsverbesserungen und Skalierung von Megawatt (MW) auf Multi-Gigawatt (GW) Ebene. Zu den Ergebnissen gehören:
- Planung und Bau des Elektroliders: Eine Erhöhung der Anlagengröße von 1 MW (typisch im Jahr 2020) auf 20 MW könnte die Kosten um mehr als ein Drittel senken. Ein optimales Systemdesign maximiert die Effizienz und Flexibilität.
- Skaleneffekte: Die Steigerung der Produktion mit automatisierten Prozessen im Gigawatt-Maßstab kann eine radikale Kostenreduzierung bewirken. Andererseits können Materialengpässe eine Senkung der Kosten für die Steuerung und eine Vergrößerung des Umfangs verhindern.
- Effizienz und Flexibilität im Betrieb: Die Energieversorgung verursacht große Effizienzverluste bei geringer Last, was die Flexibilität des Systems aus wirtschaftlicher Sicht einschränkt.
- Industrielle Anwendungen: Die Auslegung und der Betrieb von Elektrolyseanlagen können für spezifische Anwendungen in verschiedenen Branchen optimiert werden.
- Lernraten: Basierend auf historischen Kostenrückgängen bei der Photovoltaik können die Lernraten bei Brennstoffzellen und Reglern - bei denen die Kosten mit steigender Kapazität sinken - Werte zwischen 16 % und 21 % erreichen.
- Ehrgeizige Energiewende: Eine ehrgeizige Energiewende, die im Einklang mit den wichtigsten internationalen Klimazielen steht, würde zu einer schnellen Senkung der Kosten für grünen Wasserstoff führen. Der Weg, der notwendig ist, um die globale Erwärmung auf 1,5°C zu begrenzen, könnte es bis 2030 um etwa 40% billiger machen, sie zu kontrollieren.
Marktregulierung und -gestaltung
Die Wasserstoffversorgung sollte Hand in Hand mit der Entwicklung der Infrastruktur und, was noch wichtiger ist, der Nachfrage gehen, so der Bericht. Zumindest in der Anfangsphase, wenn sich der Markt noch im Aufbau befindet, müssen die Projekte gemeinsam mit einem Käufer entwickelt werden, um sicherzustellen, dass ein Teil der Produktion aufgenommen wird.
Obwohl es bereits ein "weit verbreitetes Interesse" u. a. von Energieversorgern, Stahlunternehmen, Chemieunternehmen, Hafenbehörden, Auto- und Flugzeugherstellern, Reedereien und Fluggesellschaften gibt, warnt die Agentur, dass die Technologie ohne die Unterstützung verschiedener Interessengruppen nicht an Umfang gewinnen wird. Aus Sicht der Regierung würden sich die meisten Maßnahmen zur Produktionsförderung in den frühen Phasen der Einführung auswirken. Einige jedoch, wie die Regulierung und die Finanzierung des Marktes, werden sowohl für die Marktbildung als auch für den Expansionsprozess entscheidend sein. Für Irena sollten die Regierungen auch einen flexiblen Ansatz wählen, mit häufiger Überprüfung der Strategien und Ziele, um die Marktentwicklung zu berücksichtigen. Der Bericht zitiert die australische Strategie, die diesen Ansatz beinhaltet, um Marktbarrieren zu beseitigen und das technologische Wachstum zu unterstützen, während es sich entwickelt.
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