01. Dezember 2024
Projektlaufzeit: 12.2024 - 03.2026
Projektstatus: abgeschlossen
Förderkennzeichen: G 202439
Projekt im Rahmen des DVGW-Innovationsprogramms Wasserstoff
Wasserstoff kann entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von Erzeugung und Import über Transport und Speicherung bis hin zur Nutzung – unterschiedliche Begleitstoffe aufnehmen. Gleichzeitig besitzen die verschiedenen Anwendungen stark unterschiedliche Anforderungen an die Gasqualität. Während thermische Prozesse in Industrie und Energieversorgung vergleichsweise tolerant gegenüber Restgasen sind, benötigen Brennstoffzellenanwendungen oder chemische Syntheseprozesse eine sehr hohe Reinheit.
Vor diesem Hintergrund hat das Forschungsvorhaben H₂-Optimum I untersucht, welche Wasserstoffqualität im zukünftigen öffentlichen Wasserstoffnetz aus technischer und volkswirtschaftlicher Sicht als sinnvoll angesehen werden kann. Ziel war es, Qualitätsanforderungen der relevanten Nutzergruppen mit den notwendigen Aufbereitungsmaßnahmen und deren Kosten systematisch zu verknüpfen. Im Mittelpunkt stand die Ermittlung eines volkswirtschaftlichen Optimums der H₂-Qualität unter Berücksichtigung von:
Dabei wurde die Wasserstoffqualität nicht allein über den nominellen H₂-Gehalt definiert, sondern zusätzlich über eine Kombination aus zulässigen Begleitstoffen und deren Stabilität im Netzbetrieb.
Es wurden die Qualitätsanforderungen verschiedener Wasserstoffanwendungen systematisch erfasst und bewertet. Dies zeigte, dass die Konzentrationen einzelner Begleitstoffe wie z. B. Inertgase hierbei entscheidend sind.
Anhand eines techno-ökonomisches Modell wurden der Aufbereitungsbedarf, die Kosten und die optimalen Standorten der Gasreinigung entlang der Wasserstoffwertschöpfungskette ermittelt. Basierend auf den Berechnungen erscheint ein Gehalt von 99 Volumenprozent Wasserstoff als geeigneter Kompromiss zwischen technischer Umsetzbarkeit und volkswirtschaftlichen Kosten.
H2-Optimum hatte das Ziel, für verschiedene Wasserstoffqualitäten den Bedarf und die Kosten einer Gasaufbereitung und deren optimalen Standort hinsichtlich volkswirtschaftlicher Aspekte darzustellen und so den zukünftigen Wasserstoffhochlauf zu unterstützen. Hierbei galt es Qualitätsanforderungen unterschiedlicher Kunden und Applikationen im Zusammenhang mit Investitions- und Betriebskosten von Erzeugern, Transporteuren und Infrastrukturbetreibern (z. B. Speichern) mengengewichtet zu bewerten.
Die Untersuchung basiert auf einem modellgestützten techno-ökonomischen Ansatz. Grundlage bilden die Szenarien des Netzentwicklungsplans Gas und Wasserstoff für die Stützjahre 2037 und 2045. Diese Szenarien beschreiben die Entwicklung von Wasserstofferzeugung, Importen, Transport, Speicherung und Nutzung. Das Modell bildet die Wasserstoffwertschöpfungskette in abstrahierter Form ab. Berücksichtigt werden:
Am Projekt sind folgende Partner beteiligt:
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