Power-to-Gas galt bislang als nicht wettbewerbsfähig. Gunther Glenk vom Lehrstuhl für Controlling der TUM und Prof. Stefan Reichelstein, der an der Universität Mannheim und der Stanford University forscht, haben nun berechnet, wie Wasserstoff zu hundert Prozent CO2-frei und gleichzeitig rentabel produziert werden kann. Ihre Studie, die in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Energy“ erschienen ist, zeigt, dass für die derzeitige Marktsituation in Deutschland zwei Faktoren entscheidend sind:

Es müssen Anlagen zum Einsatz kommen, die Strom sowohl ins Netz einspeisen als auch zur Wasserstoffproduktion nutzen. Diese Kombi-Anlagen, die bislang nur vereinzelt betrieben werden, müssten optimal auf die grossen Schwankungen der Windkraft und der Preise am Strommarkt reagieren. „Der Betreiber kann zu jedem Zeitpunkt entscheiden: Verkaufe ich die Energie oder wandle ich sie um“, erklärt Stefan Reichelstein.

Geändert werden muss das deutsche Erneuerbare-Energien-Gesetz, das die Einspeisevergütung regelt. Diese garantiert derzeit Energieerzeugern Mindestpreise, wenn sie Strom ins Netz geben. „Wasserstoffspeicher kann man in Deutschland mit einer einfachen Stellschraube rentabel machen“, sagt Gunther Glenk. „Die Vergütung wird nicht für die Einspeisung, sondern für die Erzeugung erneuerbarer Energie gezahlt. Dann habe ich die Wahl, direkt zu verkaufen oder zu speichern.“

Produktion für einige Branchen würde sich schon rechnen
In Deutschland wäre unter diesen Voraussetzungen schon heute die Wasserstoffproduktion mit Windkraft bis zu gewissen Mengen konkurrenzfähig gegenüber der Produktion aus fossilen Quellen. „Für mittel- bis kleinvolumige Produktionen würde sich der Einsatz der Anlagen bereits rechnen“, sagt Reichelstein. Solche Mengen benötigen beispielsweise die Metall- und die Elektronikindustrie – oder eine Gabelstaplerflotte auf dem Fabrikgelände. Für den Zeitraum bis 2030 prognostizieren die Ökonomen die Wettbewerbsfähigkeit auch in grossem Massstab, zum Beispiel für Raffinerien und die Ammoniakproduktion, sofern die Kosten für Windkraft- und Elektrolyseanlagen ähnlich stark fallen wie in den vergangenen Jahren.

Energieträger für intelligente Infrastruktur
Das Modell der Ökonomen bietet eine Planungsgrundlage für Industrie und Energiepolitik, da es viele weitere Faktoren wie etwa Abgaben auf CO2-Emmissionen einbeziehen und die optimalen Kapazitäten der beiden Anlagen-Komponenten berechnen kann. Auch auf andere Staaten ist es anwendbar: Für Texas haben die Forscher ebenfalls die Wettbewerbsfähigkeit gezeigt.

„Power-to-Gas bietet Unternehmen verschiedener Branchen neue Geschäftsmodelle“, sagt Glenk. „Energieversorger können zum Wasserstofflieferanten der Industrie werden. Das produzierende Gewerbe kann mit eigenen Kombi-Anlagen in die dezentrale Stromversorgung einsteigen. So können wir eine klimafreundliche und intelligente Infrastruktur aufbauen, die Stromversorgung, Produktion und Verkehr optimal verbindet.“

G. Glenk, S. Reichelstein: Economics of converting renewable power to hydrogen. Nature Energy, 2019. DOI: 10.1038/s41560-019-0326-1

Text: Technischen Universität München (TUM)