Zukunft der Gaskraftwerke mit grünem Wasserstoff

Da die beiden Nachrichten meine ersten waren, sind die in die Moderationsschlange gekommen und jetzt verkehrtherum gepostet. Lest bitte „Zu dem Thema Stromüberfluss“ vor „Zum Thema Transport von Stromüberproduktion in Spitzenleistungen“, dann ist der argumentative Fluss klarer. Entschuldigt die Unanehmlichkeiten.

Wasserstoff zu lagern ist nicht so einfach wie zum Beispiel Erdgas. Es hat eine sehr kleine Molekülgröße, weshalb viele Materialien für den Bau von Tanks ungeeignet sind. Der Wasserstoff diffundiert einfach durch diese Materialien hindurch. Bei Metallen kann es dann zu Wasserstoffversprödung kommen. Das Problem verstärkt sich bei höhen Drücken, die aber in der Regel notwendig sind, denn um die selbe Menge Energie im selben Volumen zu speichern braucht Wasserstoff etwa einen dreimal so hohen Druck wie Erdgas.

Außerdem braucht es für die Kompression von Wasserstoff sehr viel Energie und bei bestimmten Lagerungsweisen entstehen hohe Verluste durch Überdruckausgleiche.

Insofern die gleichen Probleme wie beim Transport.

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Die Betrachtung lässt außer Acht, dass auch Power-to-Gas Anlagen teuer sind, wenn sie Rumstehen. Wir werden also rein aus ökonomischen Gründen nie die gesamte Überproduktion in Elektrolyse stecken sondern sicher auch eine ganze Menge davon abriegeln.

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So sehr ich das Argument, bestehende Infrastruktur weiter nutzen, indem man als Speicherprodukt am Ende Methan nimmt, anstatt von Wasserstoff, so habe ich dennoch Bedenken.

  1. Die Wirtschaft braucht Wasserstoff, um ihre Prozesse zu dekarbonisieren. Das geht mit Methan nicht. Du brauchst also ein Erdgasnetz für wenige Methan Großkraftwerke + ein Wasserstoffnetz für Industrie. Das ist denke ich nicht sinnvoll.
  2. Auch, wenn wir Stromüberschuss haben werden, ist dies nicht unbegrenzt. Jeder Umwandlungsverlust zu Methan bedeutet mehr PV, mehr Windkraftanlagen. Ressourcen und Standorte sind nicht unbegrenzt. Man muss hier auch so sparsam/effizient wie möglich mit umgehen.
  3. Brauchst du neben der Wasserstoffumwandlung somit noch mehr Verfahrenstechnische Anlagen, um zu Methanisieren, also noch mehr Investitionen. Aktuell ist ja noch fraglich, ob wir überhaupt die benötigten Wasserstoffmengen herstellen können.
  4. CO2 Überfluss gibt es höchstens dort, wo CO2 emittiert wird. Zementwerke z.B. Hier wäre das CO2 dann aber nur zwischenzeitig nicht emittiert und würde beim Verbrennen des Methans dann zus. freigesetzt und nicht klimaneutral. Biogasanlagen erzeugen auch CO2, werden in Zukunft aber flexibel eingesetzt werden, laufen also, wenn Strom knapp ist.

Der Wasserstoffbedarf ist mit >800 TWH/a am oberen Ende der Studienlage. Hier gehen die Werte zwischen 400-800THW/a noch weit auseiander. Das wird sich in Zukunft zeigen und basiert natürlich auf diversen Annahmen. zeigt aber nur, wir sollten Wasserstoff nur dort einsetzen, wo es nicht anders geht und nicht in Individualverkehr, zur Gebäudeheizung etc. Man sollte vlt darauf hinweisen, dass Veronika Grimm im Aufsichtsrat von Siemens Energy (hier gehts vor allem um H2 LKWs) sitzt und ein starkes Interesse daran hat, dass der Bedarf von Wasserstoff hoch ist.
Die Dunkelflaute ist gar nicht so das Problem, sondern vor allem die chemische Verwendung von Wasserstoff in Chemie und Industrie.

Die Bundesregierung plant zudem mit hohen Importquoten von Wasserstoff aus dem Ausland. 50-70% in 2030. Wobei sich mir hier immer die Frage stellt, wo das Wasser in den sonnenreichen Wüsten herkommen soll, das man ja auch für die H2 Produktion benötigt.

Zur Überproduktion. 2022 wurden 8TWh EE Strom abgeregelt, 2024 waren es 10 TWh.

Die Ausbaupfade bis 2030 (ungefähr weitere Verdopplung bei Wind und Solar bis 2045) sind
Solar 215GW, (aktuell 82)
Wind an Land 115 (61)
Wind auf See 30 (8,5)
dazu Wasser 3 GW und Biomasse 8 GW
Da wird also einiges an Strom hinzukommen. Da nicht davon ausgegangen wird, dass es für die eigene Versorgung reicht, gibt es zusätzlich die Importstrategie für Wasserstoff.

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Bei aller Liebe, ich habe den Eindruck, dass hier Laien mit Laien über ein Thema diskutieren, das Fachleute verlangt.

Ich würde es gerne andersherum ansehen: Wenn Gaskraftwerke eine Zukunft haben, wo werden aktuell entsprechende Pläne für diese Zukunft konkret umgesetzt?

Bisher klingt alles, was ich über Erdgasnetze und Gaskraftwerke lese, nach Vaporware - „wir werden eine Lösung finden, ganz bestimmt, wir wissen nur noch nicht, wie diese aussehen könnte.“

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Gegen eine Dunkelflaute macht es m.E. auch keinen Sinn sich mit großen Kapazitäten Erneuerbarer und Wasserstoff abzusichern. Da reichen ein paar wenige (billige) konventionelle Gasturbine und ein Methanspeicher (gut für lange Speicherdauer), der dann - falls er jemals genutzt werden muss - über Power to Gas wieder befüllt wird. Das ist dann zwar ein schrecklich ineffizienter Prozess, was aber dank der seltenen Nutzung ziemlich egal ist.

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Große Kapazitäten EE sind ja keine Absicherung gegen die Dunkelflaute sondern zur Ladung von Speichern (in welcher Form auch immer) für genau die Dunkgelflaute.
Kavernenspeicher für Methan lassen sich auch für Wasserstoff nutzen, finde Methan hier nicht sinnvoll, sondern Wasserstoffkraftwerke.
Wirtschaftlicher ist zunächst natürlich die Verschiebung von Lasten durch einen Kapazitätsmarkt, der ja demnächst auch kommen soll.

Ich finde Wasserstoff auch sinnvoller für den großen saisonalen Lastausgleich, also wenn die Wasserstoff-Kraftwerke dann mindestens viele hundert wenn nicht tausend Laufstunden im Jahr haben. Aber eben für die angesprochene Dunkelflaute halte ich das überhaupt nicht für sinnvoll. Da geht es um wenige Stunden im Jahr, für die man hohe Kapazitäten vorhalten muss. Es macht wenig Sinn das mit teuren Wasserstoff-Kraftwerken zu tun.

Das ist eine ziemlich unehrliche Unterstellung. Wenn man Frau Grimms Track Record in der Wissenschaft anschaut, dann sieht man dass sie schon lange auf dem Gebiet geforscht und Expertise aufgebaut hat. Ihre pro H2 Positionen hat sie da schon lange vor der Anstellung bei Siemens bezogen.

Möglicherweise ist der Bedarf von ihr zu hoch geschätzt. Aber das muss nicht mit ihrem Aufsichtsratsjob zusammen hängen (zumal PR für einen Arbeitgeber machen keine Aufgabe des Aufsichtsrat ist, sondern die Kontrolle des Managements).

Es gab zu dem Vorwurf bereits einen Thread in dem wir das bereits hoch und runter diskutiert haben. Da stand auch der Vorwurf der Befangenheit, der sich bei Betrachtung der Fakten aber sehr relativiert hat.

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Gibt es denn eine Begründung für die aktuelle Einschätzung? Vor ein paar Jahren habe ich überall Zahlen von etwa der halben Menge gelesen. Auch z.B. in der Fraunhofer ISE Studie. Eine Änderung von 300 auf 600 TWh bewirkt ja schon eine erhebliche Änderung der Anforderungen an unser Energiesystem. Auch hinsichtlich der Kosten. Wasserstoff kann vielleicht in anderen Regionen der Welt besser produziert werden. Aber er muss ja auch über lange Strecken transportiert werden und andere Industrieländer werden vmtl ähnliche Bedarfe haben.

Ok. Danke für die Einschätzung und den Hinweis.

Finde es schwierig hier die VWL Forscherin mit der technischer Forschung zu vermengen. Die Annahmen u.a. von Frau Grimm beruhen darauf, dass die technische Forschung gewisse Fortschitte macht und hier bläst sie schon sehr in das Horn der Firma, die sie angestellt hat. Das ist auch an sich kein Problem, wenn sie nicht gleichzeitig möglichst neutral das Beste für unser Land herausholen soll. Hier kann (nicht muss) es zu Interessenkonflikten kommen.

Das ganze kann eher techno-ökonomischen Modellierung ebenfalls vorgeworfen werden. Wenn man sich anschaut wie positiv die Wasserstoffkosten zum Teil mit Modellen berechnet wurden und was aktuelle Projekte zeigen, dann kann man den Vorwurf auch Forschenden mit einem eher technischen Background machen. Von daher der Austausch zu Grau Grimm doch bitte in der passenden Diskussion.

Möglicherweise auch zu gering (wobei ich das persönlich nicht so erwarten würde). Im Ariadne Projekt wurden einige Studien verglichen. Dort sind zwischen 250 und 800 TWh Wasserstoff ind auch E-Fuels rausgekommen (leider nicht genau getrennt). Die ffe hat dazu auch einen kleinen Review (gibt noch viele mehr). Dort werden an sich die gleichen Modelle betrachtet und die Spanne und Größenordnung ist ähnlich (Metastudie Wasserstoffbedarf in Deutschland: Datenanhang - FfE und Kurzdossier: Durchstarten trotz Unsicherheiten - Eckpunkte einer anpassungsfähigen Wasserstoffstrategie | Ariadne).

War das schon im Hinblick auf die komplette Energiewende? Das Autos relativ schnell nur noch elektrisch fahren, war spätestens seit 2010 sogar für Laien wie mich absehbar (leider nicht für Vorstände von Verbrennerkonzernen und CxU, FDP und SPD). Als Ersatz im Wohnbereich auch für den Altbau hatte ich das weniger auf dem Schirm.

Ja schon. Die Fraunhofer ISE Studie berücksichtigt ja z.B. alle Sektoren. Selbst das Szenario mit dem höchsten Energiebedarf rechnet da mit knapp über 300 MWh.

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Ich glaube schon, dass die das wissen. Das Problem ist, dass Hinz und Kunz trotzdem glauben weiter Verbrenner fahren zu müssen, damit sie auf der Urlaubsreise an die Ostsee oder in die Alpen nicht alle 3h eine Tankpause machen müssen.

Wenn die Hersteller aber ihre BEV nicht verkauft bekommen, dann können sie nicht umstellen. Es gibt nicht umsonst Autohäuser, die ihre Stromer wieder aus dem Sortiment werfen.

Es ist der gleiche Quatsch wie beim Schaltgetriebe. Obwohl Automatik schon ewig kaum mehr kostet, hat es über ein Jahrzehnt gebraucht eh die Verkaufszahlen sich angepasst haben. Der Deutsche kauft halt was er gewohnt ist, nicht das beste Produkt.

Denke schon, dass hier auch der Preis mitspielt. Gibt halt noch nicht wirklich viele gute, günstige, gebrauchte E-Autos auf dem Markt. Einfach weil sie noch nicht so alt sind.

Das Argument ist sicher nicht ganz falsch. Aber andererseits sind bekanntermaßen E-Autos über die ganze Laufzeit gerechnet günstiger - vor allem mit PV auf dem Eigenheim. Das heißt, jeder der es sich leisten kann, müsste dann den Stromer kaufen/leasen. Vor allem mit Blick aufs Leasing oder langfristige Ratenkäufe ist das E-Auto damit auch für eine breite Masse (sicher nicht alle) bereits erschwinglich. Höhere Nachfrage würde zudem auch zu höheren Skaleneffekten bei Herstellern und damit Preisverfall führen.

Die „vielfältigen“ Gründe für und gegen das E-Auto kann man diesem Plakat entnehmen:

Daraus ist ersichtlich, dass die Bereitschaft zum Stromer als nächstes Fahrzeug mit 1/3 generell bedenklich gering ist und der Preis nur ein Grund von vielen ist. Außerdem interessiert man sich eher für teure europäische Marken, die bei dem Thema mangels bisheriger Skaleneffekte preislich deutlich teurer sind, statt für bezahlbare kleine Marken. Man erzeugt sich das Preisproblem also selbst.

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Ein anderes Problem sind die rasanten Fortschritte im Bereich Batterie. Bei einem Verbrenner macht es weniger aus, ob ein Garagen-Auto (bei ähnlicher Laufleistung) 2 Jahre älter ist. Bei einem Renault ZOE ist das dann ggf. der Unterschied zwischen 200 und 350km Reichweite. Dadurch ist/war der Wertverlust bei E-Autos wesentlich höher. Ich denke seit ca. 2 Jahren gleicht sich das an, ich würde mir aber deswegen auch kein 5 Jahre altes E-Auto kaufen bzw. der Verkäufer würde den Preis dann eher nicht akzeptieren.