TransHyDE-Sys – Systemanalyse zu Transportlösungen für grünen Wasserstoff

Wasserstoff-Leitprojekte

Zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) drei Wasserstoff-Leitprojekte ins Leben gerufen. H₂Giga beschäftigt sich mit der Serienfertigung von Elektrolyseuren und in H₂Mare wird die Wasserstoffproduktion auf hoher See untersucht. Die FfE ist am dritten Leitprojekt TransHyDE beteiligt, das Wasserstoff-Transport-Infrastrukturen entwickelt, bewertet und demonstriert. Dieses Projekt wird in verschiedene Forschungsverbünde gegliedert. Dabei umfasst der Aufgabenbereich der FfE ausschließlich die Systemanalyse.

Als Grundlage von AP2 werden mit Hilfe des FfE Regionaliserten Energiesystem-Modells FREM und der Sektormodelle für die Industrie (SmInd), den Verkehr (TraM), private Haushalte (PriHM) sowie Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (TerM) regionale Lastgänge der Energieerzeugung und des Verbrauchs bestimmt. Diese bilden neben weiteren techno-ökonomischen Kennwerten die Datengrundlage zur Erstellung von europäischen Szenarien zur Rolle der Erzeugung, der Bereitstellung und des Verbrauchs von infrastrukturrelevanten Energieträgern. Darauf basierend können das integrierte Simulationsmodell zur Anlageneinsatz- und Ausbauplanung (ISAaR) und das Markt- und Infrastrukturmodell der Gaswirtschaft (MInGa) genutzt werden, um die notwendigen Infrastrukturbedarfe und Systemrückwirkungen zu modellieren. Auf diese Weise ist es möglich u.a. folgende Fragen zu beantworten:

• Was ist die systemisch günstigste Infrastruktur für H₂ und CO₂? Welche spezifischen Kosten ergeben sich daraus?
• Wo ist es am sinnvollsten, Elektrolyseure und Methanisierungsanlagen zu positionieren?
• Wo und in welchem Umfang sind Investitionen in neue und umgebaute Wasserstoff- und CO₂-Leitungen nötig?
• Wie entwickelt sich der Strom-Infrastrukturbedarf?
• Wie wirken sich die unterschiedlichen Beschaffungsoptionen (bspw. Erzeugung in Europa vs. Import) und Speichertechnologien für Wasserstoff auf den Kraftwerkspark aus?

Darüber hinaus ist in diesen AP die Regionalstudie Trans4In eingebettet, in der ein Transformationspfad zur CO₂-Neutralität im Chemiedreieck Bayern entwickelt wird.

In AP4 erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse mit den Resultaten der Infrastrukturentwicklung aus Systemperspektive, die durch das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE erarbeitet werden. Eine Nachhaltigkeitsbewertung basierend auf einer Lebenszyklusanalyse sowie eine Techno-ökonomische Analyse wird im Rahmen von AP5 durchgeführt.

Im Roadmapping (AP7), das den zweiten inhaltlichen Schwerpunkt der FfE darstellt, werden die Ergebnisse zusammengeführt. Dabei wird die Entwicklung der H₂-Transportinfrastruktur separat für die Anwendungsfälle in der Industrie, im Verkehr und in der Energiewirtschaft skizziert und der jeweilige Forschungsbedarf aufgezeigt.

Bei der Bearbeitung des Forschungsvorhabens können Synergien zum Projekt Trans4ReaL, in dem Reallabore der Energiewende mit Fokus Wasserstofftechnologien und Sektorkopplung wissenschaftlich begleitet werden, genutzt werden. Gerade bei der Entwicklung der Roadmap ist zu erwarten, dass der Austausch mit den Kollegen:innen eine Möglichkeit zur Konkretisierung der Schlussfolgerungen ist.

Die FfE e.V und die FfE mbH arbeiten im Rahmen des Projekts u.a. mit dem Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., dem Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, der Dechema Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., dem Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, der izes gGmbH Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsynthese, dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG zusammen.

Das TransHyDE-Projekt Sys wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert (Förderkennzeichen: 03HY201D).

Weitere Informationen:

• Beitragsreihe Wasserstoff: Wie wird Wasserstoff produziert?
• Wie die Transferforschung einen Mehrwert schaffen will (Interview mit Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner)
• Beitragsreihe Wasserstoff: Historie des Wasserstoffs
• Warum reden alle über Wasserstoff? – Interview mit Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner
• Elektrolyse – Die Schlüsseltechnologie für Power-to-X