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VDE
14.07.2022

Netzwerk und Experten-Interviews

Neben Interviews finden Sie hier auch Informationen zum VDE Netzwerk Wasserstoff.  


Expertinnen und Experten rund um das Thema Wasserstoff

Die Fachleute in der Normung engagieren sich, um die Nutzung von Wasserstoff in verschiedenen Bereichen und für unterschiedliche Anwendungen sicher zu gestalten und ihn in intelligente Energiesysteme zu integrieren. Darüber hinaus unterstützt der VDE den Hochlauf der Technologie, indem er sich zum Beispiel im Bereich Bildung auf die Förderung von Fachkräften kümmert.

Allem voran hinterfragt der VDE vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeit die Wasserstoffwertschöpfungskette immer wieder kritisch. Die Defossilisierung menschlicher Aktivitäten ist das übergeordnete Ziel.

Erfahren Sie mehr in unseren Interviews!

Dr. Kathrin Goldammer

Chancen und Grenzen einer netzdienlichen, grünen Wasserstoffwirtschaft

Interview mit Frau Dr.  Kathrin Goldammer, GF des Reiner Lemoine Instituts (RLI), Berlin.

Dr. Kathrin Goldammer

Interview mit Frau Dr.  Kathrin Goldammer, GF des Reiner Lemoine Instituts (RLI), Berlin.

Klimaschutzziele, Preisanstiege, Unabhängigkeit – angesichts aktueller und künftiger Herausforderungen steigt die Nachfrage nach Low Carbon Wasserstoff. Noch fehlt es aber an den für eine Wasserstoffwirtschaft notwendigen Grundlagen und wirtschaftlichen Konzepten, zum Beispiel zur netzdienlichen Integration grünen Wasserstoffs mittels Elektrolyseure, um auf Energieschwankungen reagieren zu können. Im Interview rät Dr. Kathrin Goldammer, Geschäftsführerin des Reiner Lemoine Instituts (RLI), den ersten Schritt vor dem zweiten zu tun. Es gilt, beim Ausbau der Erneuerbaren Energien zu beginnen, um unser Energiesystem auf eine Wasserstoffwirtschaft vorzubereiten. Das Interview führt Andrea Appel.

Appel: Zum Einstieg kurz zu Ihrer Person: Wie stehen Sie mit dem Thema Wasserstoff in Verbindung?

Goldammer: Ich bin Elektrotechnikerin und stehe daher insbesondere mit grünem Wasserstoff in Verbindung, da dieser über die sogenannte Elektrolyse aus Erneuerbaren Energien und Strom gewonnen wird.

Appel: Das aktuelle Herstellungsverfahren von Wasserstoff beruht überwiegend auf fossilen Energieträgern. Schon vor der aktuellen Situation in Europa stand fest, dass dieses Verfahren aufgrund der Klimawirkung nicht mehr zeitgemäß ist. Welches Herstellungs-verfahren erachten Sie im Hinblick auf die Erfüllung der Klimaschutzziele als am zukunftsfähigsten?

Goldammer: Windkraft und Solar werden aus meiner Sicht die größte Rolle spielen, weshalb die Elektrolyse auf dem Weg zum Wasserstoff der Zukunft meines Erachtens das wichtigste Verfahren darstellt. Andere Verfahren wie die Direktverstromung von Abgasen oder Biogas werden unsere langfristigen Energieziele niemals abdecken können und stellen daher keine zukunftsweisenden Alternativen dar. Die Elektrolyse bietet durch chemische Prozesse die Möglichkeit, die ganze Welt der Moleküle zu dekarbonisieren. Wir werden Strom aus Windkraftanlagen und Photovoltaik gewinnen und aus diesem über die Elektrolyse grünen Wasserstoff herstellen. Von der Sonnen- oder Windenergie über den Strom bis hin zu den Molekülen sind hier zwar mehrere Umwandlungsschritte erforderlich, dennoch sehe ich darin den sinnvollsten Weg, wie Wasserstoff einen Beitrag zum Energiegewinn leisten kann. 

Geringer Netzausbau bei gleichzeitiger Netzflexibilität durch Wasserstoff

Appel: Vereinfacht gesprochen integrieren wir mit der Herstellung von Wasserstoff zunächst weitere Stromverbraucher in unser Energiesystem. Mit zunehmenden, fluktuierenden Erneuerbaren Energien wird es immer wichtiger, die Flexibilität im Netz zu erhöhen, um so auch den Netzausbau in einem vertretbaren Rahmen zu halten. Welche Rolle kann Wasserstoff Ihrer Meinung nach in diesem Zusammenhang spielen?

Goldammer: Da Strom sofort „verbraucht“ werden muss, braucht es Speicher. Durch sie kann der Strom zeitlich entkoppelt und später wieder nutzbar gemacht werden. Wasserstoff ermöglicht genau das. Er ist zum einen besser speicherbar als Strom und entkoppelt zum anderen Stromproduktion und Bedarf zeitlich voneinander: es ist die direkte Abfüllung in unterschiedlichen Behältern möglich – von einer kleinen Flasche in eine größere bis hin zu einer Gaskaverne.

Wasserstoff ist hier eine Flexibilitätsoption für das Netz, da wir Strommengen in Wasserstoff umwandeln und auf diese Weise speichern können. Es ist jedoch auch möglich den Strom direkt in elektrochemischen Batterien zu speichern. Wasserstoff und Batterien stehen hier durchaus in Konkurrenz. Wenn sich die Batterietechnik deutlich weiterentwickelt, wirtschaftlicher wird, höhere Strommengen umwandeln und einspeisen kann, wird sich diese als Flexibilitätsoption durchsetzen und der Wasserstoff wahrscheinlich stärker im Bereich Langzeitspeicherung – die Überbrückung von Tagen oder Wochen – und Power-to-X eine Rolle spielen.

 Anreize – Chance und Hürde einer erfolgreichen Wasserstoffwirtschaft

Appel: Nicht alle Wasserstoffproduktionsanlagen werden künftig flexibel in das Netz eingebunden werden können, weil die Abnehmer natürlich auf die Wasserstofflieferungen angewiesen sind. Beispielsweise für Kommunen kann sich die netzdienliche Fahrweise jedoch lohnen. Hier dienen Elektrolyseure als flexibles Lastenmanagement auf der Nachfrageseite, um auf variable EE-Produktion reagieren zu können.

Unter welchen Voraussetzungen können wir die an dieser Stelle noch geringe Wirtschaftlichkeit von Elektrolyseuren über die netzdienliche Fahrweise erhöhen?

Goldammer: Wir haben gerade eine Studie zu dezentralen Elektrolyseuren durchgeführt und festgestellt, dass Netzgebiete mit einem sehr hohen Anteil an Erneuerbaren Energien bereits heute wirtschaftlich sein können. Im Normalfall muss ein Netzgebiet mit einem hohen Anteil an Erneuerbaren Energien zum Beispiel Verteil- oder Mittelspannungsnetze stark ausbauen, um diese hohen Strommengen aufnehmen zu können. Der Elektrolyseur kann hier Abhilfe schaffen und gleichzeitig seine Wirtschaftlichkeit erhöhen.

Das Problem ist lediglich, dass beispielsweise der Netzbetreiber keinen Elektrolyseur betreiben kann. Grund dafür ist die sogenannte Anreizregulierung, die es dem Betreiber nicht ermöglicht, die für ihn existierenden Optionen, wie das Verlegen eines Kabels und die Installation eines Elektrolyseurs, miteinander zu vergleichen. Wir brauchen daher mehr Anreize für eine Art gesamte Netzplanung und eine systemische Betrachtung, wie sich Stromnetze, Gasnetze und zukünftige Wasserstoffnetze gemeinsam wirtschaftlich betreiben lassen.

Appel: Das ist ein guter Übergang zur nächsten Frage, denn nicht nur das Stromnetz wird zukünftig Wasserstoff in das Gesamtportfolio aufnehmen, sondern auch das Gasnetz. Hier kommt oftmals der Wärmemarkt zur Sprache. Müssen Verbraucher und Verbraucherinnen ihre weit verbreiteten Gasheizungen gegen neue austauschen, wenn der Wasserstoffanteil im Gasnetz steigt?

Goldammer: Die Frage wäre, inwiefern es ein realistisches Szenario ist, in einer solchen thermischen Umsetzung zu bleiben und hier zukünftig, statt konventionellem Erdgas, gegebenenfalls Methan oder Erdgasgemische mit grünem Wasserstoff beizufügen.

Alle Studien, die ich hierzu kenne, zeigen, dass es nur wenige Gebäude geben wird, in denen das schlussendlich die wirtschaftlichste Variante ist. Für die meisten Gebäude ist es wirtschaftlicher, eine elektrische Form der Heizung wie die Luft- oder Erdwärmepumpe zu verwenden.

Im Moment sehe ich für Wasserstoff daher noch keinen großen Anteil an der Wärmeerzeugung, sondern stelle mir die Frage, wie das zukünftige Geschäftsmodell für die heutigen Gasnetzbetreiber aussehen soll.

Direktstrom und die Rückverstromung durch Wasserstoff im Vergleich

Appel: Wie beurteilen Sie schlussendlich das Thema Rückverstromungsoption von Wasserstoff?

Goldammer: Im Haushalt oder im Gewerbe im Bereich der kleinen, dezentralen Anlagen kann ich mir eine solche Option nicht vorstellen. Hier wird aus meiner Sicht wahrscheinlich Strom direkt verwendet und Wasserstoff nur in seltenen Fällen vorkommen.

Für das Gesamtenergiesystem in Bezug auf das klassische Power-to-X und die Überbrückung einer Dunkelflaute ist das hingegen durchaus vorstellbar.  Wenn wir denn bis 2040 oder 2050 nahezu hundert Prozent Erneuerbare Energien im Strombereich haben.

Appel: Können Sie sich stattdessen reversible, netzdienlich angeschlossene Brennstoffzellen, die in beide Richtungen eingebunden sind und sowohl Wasserstoff produzieren als auch Rückverstromung leisten, auf einer kommunalen Ebene vorstellen?

Goldammer: Hier würde ich zunächst weitere Studien und Beispiele abwarten. Im Moment sehe ich aufgrund der vielen existierenden Direktstrommöglichkeiten keinen großen Bedarf. Da ich aus dem Strombereich komme, wird sich hier aus meiner Sicht mehr und vieles schneller ergeben als im Bereich der Brennstoffzellen.

Appel: Der Schwerpunkt der Wasserstoffbedarfe liegt derzeit auf der Anwendung im industriellen Bereich wie beispielsweise der Chemie-, Stahl oder Papierindustrie. Ich verstehe aus Ihren Worten, dass der Bedarf für Rückverstromung ebenfalls eine Rolle spielen wird?

Goldammer: Ja, aber meines Erachtens verstärkt im Kontext der Aufrechterhaltung der Stromversorgung und weniger im Kontext einer Anwendung.

Die Bedeutung der Normung für die netzdienliche Integration von Wasserstoff
Appel: Wie kann Normung dabei helfen, die bestehende Energieinfrastruktur auf die verstärkte Einspeisung von Wasserstoff vorzubereiten und den netzdienlichen Einsatz zu verbessern?

Goldammer: Meinem Verständnis nach hilft Normung bei der Kompatibilität und Interoperabilität sowie der richtigen Entscheidungsfindung. Sie gibt Sicherheit darüber, dass gewisse technische Handlungen Bestand haben und mit anderen Komponenten zusammenpassen. Im Zusammenhang von neuen Techniken oder Technologien bedeutet das für mich, dass viel Potential verloren geht, sofern wir die wichtigsten Standardisierungs- und Normungsfragen erst sehr spät klären. Das wird den Rollout von allen neuen Techniken verzögern, seien es Elektrolyseure oder Beimischungen im Gasnetz. All diese Dinge sind noch nicht auf den Begriff „Wasserstoffwirtschaft“ vorbereitet. Allein die Tatsache, dass wir noch nicht einmal genau definieren können, was grüner Wasserstoff ist, zeigt, dass es noch viel zu tun gibt. Die Normung kann dabei helfen, hier schneller zu werden. 

Am Anfang steht der Ausbau der Erneuerbaren Energien

Appel: Wie beurteilen Sie schlussendlich die Bezeichnung von Wasserstoff als „Öl der Zukunft“?

Goldammer: Ich habe schon viele Bezeichnungen für Wasserstoff gehört. Zum Beispiel der „Champagner“ oder sogar der „Käse“ der Energiewende. Letzteres betonte erst kürzlich meine Kollegin, denn Wasserstoff sei, wie der Käse aus der Milch, ein aus Erneuerbaren Energien hergestelltes konzeptives Produkt. 

Meiner Meinung nach dürfen alle Bezeichnungen verwendet werden, sofern durch sie klar wird, dass Wasserstoff ein seltenes Produkt ist, das vorsichtig verwendet werden sollte.

Es ist wichtig, nicht zu vergessen, woraus Wasserstoff zukünftig hergestellt wird – nämlich aus Erneuerbaren Energien. Einen Begriff zu finden, der noch mehr auf die Notwendigkeit der Erneuerbaren Energien einzahlt, wäre mir daher noch lieber. Die Tatsache, dass eine Wasserstoffwirtschaft ohne den Ausbau und die Förderung Erneuerbarer Energie nicht funktioniert, geht in der Diskussion oft unter. Hier gilt es, den ersten Schritt vor dem zweiten zu tun.

Appel: Das sind großartige Schlussworte. Frau Goldammer, vielen Dank für das Gespräch!

Dieser Artikel ist ursprünglich in der englischen Version auf dem LinkedIn Kanal der DKE erschienen: Limits and Opportunities of a Grid-serving, green Hydrogen Economy | LinkedIn

Bild - Andrea Appel

Die bunte Welt des Wasserstoffs

Interview mit Frau Andrea Appel, Wasserstoff-Expertin im VDE. 

Bild - Andrea Appel

Interview mit Frau Andrea Appel, Wasserstoff-Expertin im VDE. 

H2 ist das kleinste und häufigste Element unseres Universums und wird als Energieträger der Zukunft gesehen. Seine Energiedichte, die mit 120 KJ/g alle uns bislang bekannten elektrischen Speichermöglichkeiten um mindestens zwei Größenordnungen übertrifft, macht Wasserstoff als Energieträger sehr attraktiv. Ergänzend zur direkten Elektrifizierung kann Wasserstoff der langgesuchte Schlüssel für die weltweite Defossilisierung der Sektoren sein. Die Herausforderungen dieses Wandels sind groß – die Chancen allerdings auch. Seit Jahrzehnten etablierte und optimierte Produktionsmethoden müssten angepasst oder komplett neu gedacht werden. 

Dekarbonisiert oder defossilisiert Wasserstoff das Energiesystem?

Andrea Appel: Der Begriff Dekarbonisierung steht im Kontext der Energiewirtschaft für eine (weitestgehende) Reduktion kohlenstoffhaltiger Emissionen. Es ist naheliegend, die Dekarbonisierung durch den Verzicht auf kohlenstoffhaltige Energieträger zu erreichen. In der Praxis lassen sich jedoch manche Sektoren nicht ohne Weiteres auf kohlenstofffreie Energieträger umstellen. Im Flugverkehr, zum Beispiel, ist der reine Wasserstoffantrieb schwierig umzusetzen. Nach heutigem Stand sollen daher synthetisch aus Wasserstoff und Kohlenstoff aus der Kreislaufwirtschaft hergestellte Kohlenwasserstoffe, sogenannte e-Fuels, eingesetzt werden.

Der Begriff Defossilisierung überschneidet sich mit der Dekarbonisierung dahingehend, dass die Freisetzung kohlenstoffhaltiger Emissionen verringert werden soll. Im Detail betrachtet zielt die Defossilisierung auf den Verzicht der Nutzung fossiler Energieträger ab, sodass aus dieser Quelle kein zusätzlicher Kohlenstoff freigesetzt wird. Bereits im Kreislauf befindlicher Kohlenstoff darf dagegen weiter genutzt werden und sollte möglichst weiter im Kreis geführt werden. In der Carbon Management Studie Nordrhein-Westfalen wird es wie folgt beschrieben: „Herausforderungen im Zuge der Transformation bestehen sowohl darin, vermeidbare CO2-Mengen auf null zu reduzieren und Lösungen für den klimaneutralen Umgang mit unvermeidbaren CO2-Mengen zu finden, als auch den weiter bestehenden Kohlenstoffbedarf in einer klimaneutralen Wirtschaft möglichst ohne fossile Rohstoffe zu decken.“ (Zitat Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie NRW 57).

Wasserstoff besitzt das Potential, sowohl die Dekarbonisierung als auch die Defossilisierung der Energiewirtschaft voranzutreiben. In vielen Bereichen können kohlenstoffhaltige Energieträger bzw. Reaktanten direkt durch Wasserstoff ersetzt werden, was einer Dekarbonisierung gleichkommt. Wo ein Verzicht auf kohlenstoffhaltige Energieträger nur schwer möglich ist, können diese mittels Wasserstoffes aus bereits im Kreislauf befindlichem Kohlenstoff hergestellt werden und so die Defossilisierung vorantreiben. Ein Schlüsselfaktor dafür ist allerdings, dass der genutzte Wasserstoff mithilfe erneuerbarer Energien gewonnen wurde. 

Welche Rolle spielen Geodaten-Analysen in der Wasserstoffwelt?

Andrea Appel: Da die Energieversorgung voraussichtlich noch mehr internationalisiert wird und vor allem, weil durch Wasserstoff das Zusammenspiel vieler verschiedener Infrastrukturen auf begrenztem Raum einwandfrei laufen muss, sind Geodaten wichtig für eine nachhaltige und bedarfsgerechte Infrastrukturplanung. Darüber hinaus wird Europa nicht mehr nur auf einige wenige Hauptenergielieferanten zurückgreifen müssen wie bisher, sondern eher „die Qual der Wahl“ haben. Studien untersuchen seit einiger Zeit vermehrt die Potentiale und Abwägungen verschiedener Zuliefererländer auch anhand von Karten, um Standortpotentiale aufzuzeigen. In Europa müssen die verfügbaren Flächen und Potentiale effizient und nachhaltig (im Sinne der 17 Sustainable Development Goals) miteinander verbunden werden. Es geht dabei um Flächen- und mengenmäßig sowie qualitativ hohe Süßwasserverfügbarkeit, Verortung und Abstimmung von Energiebedarf und Erzeugungspotential und das in Einklang bringen mit Infrastrukturbauwerken.

Sind die Menschen „Wasserstoff-ready“ – ist das notwendige Wissen vorhanden, um sicher mit den Technologien umzugehen?

Andrea Appel:  In einigen Bereichen sind die Menschen den Umgang mit Gasen durchaus gewohnt. Gerade in Deutschland haben viele Häuser einen Erdgasanschluss. Prinzipiell ist auch bekannt, wie mit Wasserstoff umgegangen werden muss. Wenn es allerdings darum geht, neue Technologien wie Brennstoffzellen in der Breite zu etablieren – das heißt Massenfertigung und täglichen Umgang herbeizuführen – kann nicht davon ausgegangen werden, dass das nötige Wissen überall vorhanden ist. Es fängt schon bei Berufen wie Busfahrerinnen und Busfahrern sowie Installateurinnen und Installateuren für Gas und Wasser an, die auf eine neue Technologie geschult werden müssen. Auf der Herstellungsseite müssen Mitarbeitende geschult werden und auch im Verwaltungsbereich müssen die Genehmigungsverfahren neuer Technologien erlernt bzw. Mitarbeitende auf künftige Änderungen vorbereitet werden. Aufgrund des agilen Umfelds ist von einem fortwährenden Schulungs- bzw. Auffrischungsbedarf auszugehen Der genaue Umfang ist noch nicht gänzlich bekannt, jedoch ist die Erfassung des Bedarfs essenziell, um den Markthochlauf im angedachten Zeitrahmen umsetzen zu können. Darüber hinaus geht es auch darum, Wissen zu teilen – ebenfalls mit dem Ziel, schnell von guten Lösungen zu lernen.

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Wasserstoff Innovation und Energie Abbildung in Form einer H2-Illustration in blauer Farbe
Thomas / stock.adobe.com

Wir brauchen Alternativen zu fossilen Energieträgern, um den langfristigen Erfolg der Energiewende zu sichern. Wasserstoff wird hier eine immer größere Rolle spielen. Lesen Sie mehr. 

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