2. Rolle des Wasserstoffs bei der großtechnischen Energiespeicherung im Stromsystem

Um die nationalen und internationalen Klimaschutzziele zu erreichen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren, wird der Ausbau der erneuerbaren Energien in Zukunft noch weiter verstärkt werden. Diese Zielsetzung wird die Integration hoher Anteile angebotsabhängiger Erzeugung und deshalb eine Flexibilisierung des Stromsystems zwingend erfordern. Für die Nutzung der überschüssigen Energiemengen ist dann ein zeitlicher Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch notwendig, welcher durch erzeugerseitige, großtechnische Energiespeicherung, aber auch durch Lastmanagement bzw. zusätzliche variable Lasten erreicht werden kann. Die Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse bietet sich dabei als neue Möglichkeit für eine zusätzliche variable Last im Stromsystem an. Zu Zeitpunkten mit überschüssigem Stromangebot aus erneuerbaren Energien könnten Elektrolyseure den speicherfähigen und vielseitig einsetzbaren Energieträger Wasserstoff erzeugen. Mit Hilfe des Modells IMAKUS, das eine Optimierung des Einsatzes und Ausbaus von konventionellen Kraftwerken und Speichern für das deutsche Stromsystem erlaubt, wird die Frage erörtert, inwieweit der angestrebte Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und die damit strukturell verbundenen Integrationsanforderungen den Ausbau großtechnischer Speicher sowie die elektrolytische Erzeugung von Wasserstoff wirtschaftlich ermöglichen könnten. Der Verkauf des Wasserstoffs an andere Anwendungsbereiche konkurriert dabei mit einer möglichen Nutzung innerhalb des Stromsystems als Speichermedium. In einer Sensitivitätsanalyse werden die Elektrolyseurkosten und der am Markt erzielbare Wasserstoffpreis variiert. Anhand dieser Untersuchung werden die wesentlichen Treiber für das Potential elektrolytisch erzeugten Wasserstoffs bis zum Jahr 2050 abgeleitet. Der Verkauf des Wasserstoffs zeigt unter den getroffenen Annahmen saisonales Verhalten, was mit der ebenfalls stark saisonal geprägten Windstromeinspeisung korreliert. Die Kostenannahmen für die Elektrolyseanlagen wirken sich stark auf das Volumen der Wasserstoffnutzung aus, verschieben jedoch nur in geringem Maße das Verhältnis zwischen Rückverstromung und Verkauf des erzeugten Wasserstoffs. Des Weiteren legen die Untersuchungen nahe, dass die heute in Deutschland jährlich genutzte Menge Wasserstoff im Rahmen der Integration erneuerbarer Energien in das Stromsystem auch durch Elektrolyse bereitgestellt werden könnte.