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Kosten und Transformationspfade für strombasierte Energieträger

Auftraggeber

Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie

Jahr

2020


Um die Klimaschutzziele bis 2050 zu erreichen, ist langfristig der Einsatz strombasierter Energieträger notwendig. Im Auftrag des BMWi ermittelten wir die Kosten und Transformationspfade unterschiedlicher strombasierter Energieträger.

Mithilfe von erneuerbarem Strom können treibhausgasneutrale Energieträger in Form von Wasserstoff sowie gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen hergestellt werden. Diese Prozesse sind jedoch mit relativ hohen Umwandlungsverlusten verbunden. Die Energieträger können aber zum Teil in bestehenden Infrastrukturen und Verbrauchsanlagen weiter genutzt werden. Es besteht zudem die Chance, dass deutsche Hersteller der benötigten Schlüsseltechnologien von einem möglichen Hochlauf strombasierter Energieträger profitieren. Es stellt sich daher die Frage, wie mögliche Transformationspfade für strombasierte Energieträger aussehen und mit welchen Kosten diese verbunden sind.

Kosten für strombasierte Energieträger

Sowohl gegenwärtig als auch zukünftig liegen die Kosten für strombasierte Energieträger deutlich über den Kosten für vergleichbare fossile Energieträger. Dies zeigte eine Analyse der notwendigen Prozessschritte für ihre Erzeugung, die in folgende Teilschritte untergliedert ist: Stromproduktion, CO2- und Süßwassergewinnung, Elektrolyse, Synthese und Logistik.

Im Vergleich der einzelnen Energieträger wird deutlich, dass die Bereitstellung von Wasserstoff im Vergleich deutlich kostengünstiger erfolgen kann als darauf aufbauende gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe. Gasförmige Kohlenwasserstoffe sind wiederum tendenziell günstiger in der Bereitstellung als flüssige strombasierte Energieträger.

Einsatzmöglichkeiten für strombasierte Energieträger

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig, die notwendigen Mehrkosten für Energie und Investitionen fallen jedoch je nach Einsatzgebiet sehr unterschiedlich aus. Sollte bis 2030 ein Hochlauf erreicht werden, so kann dieser in unterschiedlichen Sektoren und Einzelfällen stattfinden.

„Als erste Schritte erscheinen ausgewählte Anwendungsfälle im öffentlichen Verkehr vielversprechend, da hier mit beschränkten Kosten zu rechnen ist und keine Unternehmen adressiert werden müssen, die im intensiven internationalen Wettbewerb stehen“, so Prognos-Projektleiter Sven Kreidelmeyer. Der Einsatz von strombasiertem Wasserstoff im Raffineriesektor ist ebenfalls ein sinnvoller Schritt. In diesem Handlungsfeld besteht mit der RED II bereits ein Instrument, das in seiner nationalen Umsetzung für eine entsprechende Anreizwirkung sorgen kann. Sofern ein entsprechender Anreiz über die RED II erfolgt, kommt es aber bilanziell zu steigenden Emissionen im Verkehrssektor, während der THG-Ausstoß der Raffinerien reduziert wird. Ferner bestehen Potenziale in der Stahl- und Chemieindustrie, wo strombasierte Energieträger für die Dekarbonisierung der Industrie benötigt werden.

Ein Vergleich des inländisch möglichen Hochlaufs mit der Angebotsseite von strombasierten Energieträgern zeigt, dass die mögliche Einsatzmenge an strombasierten Energieträgern schnell deren inländische produzierte Menge übersteigen kann. Eine Beschränkung der inländisch produzierten Mengen besteht über das Stromsystem, das bis 2030 nur eine inländische Erzeugung von maximal rund 16 TWh grünem Wasserstoff zulässt, sofern ausschließlich erneuerbarer Strom genutzt werden soll. Falls die Nachfrage an strombasierten Energieträgern das inländische Angebot übersteigt, müsste ein Import der Energieträger aus dem Ausland erfolgen.

Direkt zur Studie (PDF, bmwi.de)

Autorinnen & Autoren: Sven Kreidelmeyer, Hans Dambeck, Dr. Almut Kirchner, Marco Wünsch

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