Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden, ob die EU in der Lage sein wird, ihren Wasserstoffbedarf aus erneuerbaren Energien selbst zu decken, oder im Falle eines Defizits durch Importe zu kompensieren. In Zukunft werden Wasserstofftransportsysteme eine grundlegende Rolle bei der Versorgung mit Importen aus Drittländern, aber auch im Handel zwischen den Mitgliedstaaten spielen. Daher werden in diesem Papier auch Ansätze zu Transportmöglichkeiten beschrieben und deren Erfolgsaussichten bewertet. In einem ersten Schritt wird das Gas Wasserstoff und seine Eigenschaften vorgestellt.
Auf dem Weg zur Klimaneutralität muss die EU ihr Energiesystem umgestalten und sich von fossilen Energieträgern verabschieden. Als Hoffnungsträger der Zukunft wird Wasserstoff beworben. Dieses Gas soll bis zum Jahr 2050 etwa 25 %
des europäischen Primärenergiebedarfs ausmachen und die Industrie unterstützen. Sowohl die EU-Kommission als auch mehrere EU-Mitgliedstaaten haben in den vergangenen zwei Jahren eigene Strategiepläne vorgestellt, um den Markthochlauf von klimaneutralem Wasserstoff zu fördern. Bislang wird Wasserstoff insbesondere in der chemischen Industrie und in Raffinerien benötigt und vorwiegend aus Erdgas gewonnen. Aufgrund der schon vorhandenen Erdgasinfrastruktur wird generell der Wasserstoff vor Ort hergestellt, sodass ein Transport von Wasserstoff nicht notwendig ist. Dies erklärt, weshalb bislang nur fünf Prozent des produzierten Wasserstoffs weltweit transportiert und gehandelt werden.
Wenn die Wasserstofferzeugung in Zukunft klimaneutral erfolgen soll, ist die dezentrale Erzeugung von Wasserstoff aufgrund der lokalen Wasserknappheit und/ oder der Knappheit von emissionsarmem Strom nicht immer möglich und in der Regel die
kostenineffiziente Wahl. Daher wird der Transport von Wasserstoff in der Zukunft eine wichtigere Rolle in dessen Wertschöpfungskette spielen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Was ist Wasserstoff?
3. Wasserstoffbedarfsanalyse
3.1. Industriesektor
3.2. Verkehrssektor:
3.3. Strom und Wärme
4. Kostenanalyse von EU+UK produziertem Wasserstoff
5. Importmöglichkeiten von Wasserstoff
5.1. Transport per Schiff
5.2. Power to Ammonia (NH3):
5.3. Power to Gas and Liquid:
5.4. Transport per Pipeline:
6. Perspektiven verschiedener Transportsysteme
7. Fazit: Hat die EU+UK ein Wasserstoff-Beschaffungsproblem?
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, ob die Europäische Union und das Vereinigte Königreich ihren zukünftigen Wasserstoffbedarf eigenständig durch erneuerbare Energien decken können oder ob ein signifikantes Defizit besteht, das durch Importe ausgeglichen werden muss. Dabei werden Transportwege, ökonomische Faktoren und technische Möglichkeiten zur Etablierung einer Wasserstoffwirtschaft analysiert.
- Analyse des zukünftigen Wasserstoffbedarfs in Industrie, Verkehr und Wärme
- Kostenvergleich zwischen lokal produziertem und importiertem Wasserstoff
- Evaluation verschiedener Transporttechnologien (Schiff, Pipeline, chemische Träger)
- Bewertung regulatorischer Rahmenbedingungen für Wasserstoffnetze
- Diskussion von Importstrategien und Kooperationen mit Drittländern
Auszug aus dem Buch
5.1. Transport per Schiff
Der Gedanke, Wasserstoff ähnlich wie Flüssigerdgas per Schiff zu transportieren, liegt nahe. Der Transport von gasförmigem Wasserstoff über große Entfernungen mit dem Schiff ist jedoch aufgrund seiner geringen volumetrischen Energiedichte schwierig zu realisieren. Wasserstoff ist zwar das leichteste Element mit der höchsten massebezogenen Energiedichte, aber seine volumetrische Energiedichte ist sehr gering, was den Transport erschwert. In einem Kilogramm Wasserstoff steckt doppelt so viel Energie wie in einem Kilogramm Erdgas und dreimal so viel Energie wie in Benzin. Aufgrund seiner geringen Dichte von 0,09 kg/m3 nimmt ein Kilogramm Wasserstoff jedoch etwa achtmal so viel Volumen ein wie ein Kilogramm Erdgas. Daher ist es für den Seetransport effizienter, den Wasserstoff zu verflüssigen oder ihn in Trägermoleküle mit höherer Energiedichte umzuwandeln. Die Verflüssigung von Wasserstoff ist jedoch sehr energieintensiv, da das Gas dafür auf 253 °C heruntergekühlt werden müsste. Allein dieser Prozess verbraucht etwa ein Drittel des Energiegehalts von Wasserstoff. Außerdem werden Behälter für den Transport und der Lagerung des flüssigen Wasserstoffs benötigt, die sehr gut isoliert sind, sodass Wasserstoff nicht entweichen kann. Allerdings hat sich bisher keine Methode durchgesetzt, die sich als ausreichend kosteneffektiv erwies.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Zunahme von Extremwetterereignissen als Folge des Klimawandels und stellt den "EU Green Deal" als strategische Antwort sowie Wasserstoff als Hoffnungsträger der Energiewende vor.
2. Was ist Wasserstoff?: Dieses Kapitel definiert Wasserstoff als chemisches Element und erläutert dessen Potential zur Energiespeicherung und Dekarbonisierung sowie die verschiedenen Produktionspfade (grauer vs. grüner Wasserstoff).
3. Wasserstoffbedarfsanalyse: Hier werden die Prognosen für den Wasserstoffbedarf in den Sektoren Industrie, Verkehr sowie Strom und Wärme für die Jahre 2030 bis 2050 detailliert untersucht.
4. Kostenanalyse von EU+UK produziertem Wasserstoff: Dieses Kapitel vergleicht die Produktionskosten von grünem und grauem Wasserstoff und beleuchtet den Einfluss von CO2-Bepreisung und Skaleneffekten auf die Wettbewerbsfähigkeit.
5. Importmöglichkeiten von Wasserstoff: Es werden verschiedene Ansätze für den internationalen Transport von Wasserstoff – insbesondere per Schiff und Pipeline – sowie deren technische und wirtschaftliche Herausforderungen bewertet.
6. Perspektiven verschiedener Transportsysteme: Dieses Kapitel führt einen Kostenvergleich zwischen Schiffstransport und Pipeline-Infrastruktur durch und analysiert, ab welcher Distanz die jeweiligen Systeme wirtschaftlich sinnvoll sind.
7. Fazit: Hat die EU+UK ein Wasserstoff-Beschaffungsproblem?: Das Fazit fasst zusammen, dass die EU kurz- bis mittelfristig ein Beschaffungsproblem hat und der Ausbau internationaler Kooperationen eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für das Erreichen der Klimaziele darstellt.
Schlüsselwörter
Wasserstoff, Dekarbonisierung, Erneuerbare Energien, EU Green Deal, Wasserstoffimport, Elektrolyse, Transportkosten, Pipeline, Ammoniak, Industriesektor, Klimaneutralität, Energiewende, Gestehungskosten, Energieeffizienz, Brennstoffzelle
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Etablierung von Wasserstoff als Zukunftstechnologie in der EU und dem Vereinigten Königreich sowie die Frage, wie der massive Bedarf an grünem Wasserstoff gedeckt werden kann.
Welche Sektoren sind für den Wasserstoffbedarf zentral?
Die zentralen Felder sind die energieintensive Industrie, der Verkehrssektor sowie die Bereiche Stromerzeugung und Wärmeversorgung.
Was ist das primäre Forschungsziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, herauszufinden, ob die EU in der Lage ist, ihren steigenden Wasserstoffbedarf selbstständig zu decken oder ob sie auf Importe angewiesen ist, um Klimaneutralität zu erreichen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Der Autor nutzt eine detaillierte Bedarfs- und Kostenanalyse auf Basis aktueller Studien und Projektdaten (u.a. von Guidehouse, IEA und EWI), um Erfolgsperspektiven verschiedener Transportoptionen zu bewerten.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der Analyse der verschiedenen Wasserstoff-Herstellungsmethoden, der Bedarfsentwicklung bis 2050, der Kostenstruktur sowie einer umfassenden Prüfung der Transporttechnologien wie Pipelines und Schiffstransport.
Welche Schlüsselbegriffe definieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch die Begriffe Dekarbonisierung, Wasserstoffwirtschaft, Importabhängigkeit, Energieeffizienz und die technologische Transformation der Infrastruktur charakterisiert.
Warum ist Wasserstoff nicht für jeden Verkehrsbereich gleichermaßen geeignet?
Aufgrund der energetischen Ineffizienz gegenüber der direkten Nutzung von Strom (E-Mobilität) sowie den Problemen bei der volumetrischen Energiedichte ist Wasserstoff insbesondere für Pkws weniger effizient, bietet aber Potential im Schwerlast- und Schiffsverkehr.
Welche Rolle spielt Ammoniak als Wasserstoffträger?
Ammoniak ist einfacher zu verflüssigen als reiner Wasserstoff und kann daher als Trägermolekül für den Transport genutzt werden, wobei jedoch Energieverluste bei der Umwandlung und Rückumwandlung zu berücksichtigen sind.
Ist der Umbau von Gaspipelines für Wasserstoff wirtschaftlich sinnvoll?
Ja, laut der Analyse ist die Umwidmung bestehender Gasleitungen technisch machbar und deutlich kostengünstiger als der Bau neuer Pipelines, was sie zu einer wichtigen Option für den kontinentalen Transport macht.
- Arbeit zitieren
- Hanif Rahimy (Autor:in), 2021, Wasserstoff als Zukunftstechnologie. Ansätze, Etablierung und Perspektiven potenzieller Transportsysteme unter Berücksichtigung der Effizienz, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1154112
