In welchen Sektoren Wasserstoff künftig zum Einsatz kommt ist umstritten. Fraunhofer hat untersucht, wie sich die jeweilige Nachfrage bis 2045 entwickeln könnte.

 

Die Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI und der ESA2 GmbH untersucht, wie umfangreich Wasserstoff in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden soll und welche Rolle der Wasserstoffpreis dabei spielen wird. Mithilfe von Simulationsmodellen hat das Forscherteam alternative Möglichkeiten zum Erreichen der Klimaziele bewertet und die Optionen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten beleuchtet.

Ein wichtiger Treiber für die Wasserstoffnachfrage sind demnach sogenannte "No-Regret-Anwendungen". Laut Prof. Martin Wietschel vom Fraunhofer ISI, dem Leiter des Projektes, handelt es sich dabei um Anwendungen, bei denen es − außer dem Wasserstoff − kaum andere ökonomisch attraktive Technologien zum Erreichen der Klimaziele gibt. Beispielhaft führt er hier insbesondere bestimmte Industrieanwendungen wie den Stahl- oder den Grundstoffchemiesektor an. In diesen werde die Nachfrage nach Wasserstoff im Jahr 2045 bei rund 250 Milliarden kWh liegen, "was in etwa zehn Prozent des heutigen Endenergiebedarfs Deutschlands entspricht", so Wietschel.

Im Verkehrsbereich werde es speziell im internationalen Flug- und Schiffsverkehr ebenfalls zu einer hohen Nachfrage nach synthetischen Kraftstoffen zur Treibhausgasminderung kommen, die vorrangig durch Wasserstoff und biogene Quellen gedeckt werden könnte. Im Pkw- und Lkw-Bereich sowie im öffentlichen Nahverkehr über Bus und Bahn sehen die Forschenden den Wasserstoffeinsatz jedoch eher weniger. Als Begründung führen sie die Möglichkeit der direkten Elektrifizierung als Alternative zum Wasserstoff an. Ein günstiger Wasserstoffeinsatz sei, so die Berechnung von Fraunhofer, erst bei Großhandelspreisen von unter 90 Euro/MWh in 2045 möglich.

Ausbau der Elektrolysekapazität unter Druck

Die Studie zeigt auch, dass allein in Deutschland enorme Elektrolyse-Kapazitäten aufgebaut werden müssten, um die Nachfrage zu decken: Für die jährliche Nachfrage der 250 Milliarden kWh im Jahr 2045 sei etwa der Aufbau einer Elektrolysekapazität von rund 20.000 MW allein in Deutschland notwendig, was in etwa dem Vierzigfachen der aktuell weltweit installierten Elektrolyseleistung entspricht − sowohl ein zeit- und kapitalintensives Unterfangen.

Jedoch stimmen die hohen Großhandelspreise bis 2030 die Analysten eher negativ: Für das Jahr 2030 gehen sie von einer "nicht sehr hohen Nachfrage" von etwas mehr als 40 Milliarden kWh aus. Dominierend bei der Nachfrage sei der Industriesektor. Vor diesem Hintergrund plädieren die Forschenden dafür, die staatliche Fördermittel in den kommenden Jahren auf die industrielle Nutzung des Wasserstoffs zu fokussieren.

Die 36-seitige Studie "Preiselastische Wasserstoffnachfrage in Deutschland − Methodik und Ergebnisse"  wurde im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium geförderten Projektes "HyPat − Globaler H2-Potenzialatlas" realisiert. Sie ist auf der Internetseite des Fraunhofer ISI downloadbar.