Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEGDeutschland wird langfristig auf Energieimporte angewiesen sein. Laut Importstrategie für Wasserstoff und Wasserstoffderivate erwartet die Bundesregierung bis 2030 einen Bedarf zwischen 95 und 130 TWh, von dem 50 – 70 Prozent importiert werden sollen. Die SADC-Staaten Südafrika, Namibia und Mosambik bieten große Potenziale und gute Bedingungen für erneuerbare Energien wie Windkraft und Fotovoltaik, die sie zur CO2-freien Produktion von Wasserstoff per Wasserelektrolyse nutzen können. Damit kommen diese Länder als mögliche Exportländer für Wasserstoff und Wasserstoffderivate infrage.
HySecunda
Zielsetzung
Das HySecunda-Projekt hat zum Ziel, den Aufbau einer Wasserstoff-Exportwirtschaft in der Region zu untersuchen, zu unterstützen und zu begleiten. Dies geschieht auf den drei Gebieten Capacity Building (Projektblock I), Markt- und Systemanalyse inkl. Zertifizierung (Projektblock II) sowie Technologieentwicklung (Projektblock III). In Block I werden Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen entwickelt und Schulungen durchgeführt, die die Verfügbarkeit von benötigtem Fachpersonal zum Aufbau der Wasserstoffexportwirtschaft sicherstellen sollen. In Block II werden Szenarien für den Hochlauf analysiert und entwickelt sowie Wechselwirkungen zu Zertifizierungsschemata untersucht. Block III umfasst die Technologieentwicklung von Elektrolyseuren zu Verbesserungen von Oberflächen, von eingesetzten Materialien sowie Produktionsverfahren zur Steigerung von Effizienz und Langlebigkeit von Komponenten und zur Senkung von Kosten.
Alle Arbeiten führen die Projektpartner in engem Austausch mit konkreten, assoziierten Projekten in der Region durch, wodurch ein kontinuierlicher Bezug zur Praxis gewährleistet ist. Das Projekt-Konsortium besteht aus neun Fraunhofer-Instituten sowie der Fraunhofer Academy und verfügt über ein Gesamtbudget von rund 15 Mio. Euro.
Das Fraunhofer IEG ist mit einem Projektbudget von ca. 900.000 Euro am Projekt HySecunda beteiligt und koordiniert die Modellierungsarbeiten zur Systemanalyse in Block II. Ziel ist, mögliche Entwicklungspfade für verschiedene Szenarien zu analysieren und zu entwickeln. Neben dem Szenario Current Policy wird das Projektteam einen ambitionierteren Hochlauf erneuerbarer Energien, der Aufbau einer Wasserstoff-Exportwirtschaft sowie das Erreichen des Netto-Null-Ziels (Klimaneutralität) untersuchenund Handlungsempfehlungen formulieren. Es kommt eine komplexe Kette verschiedener Modelle zum Einsatz, die die detaillierte Modellierung erneuerbarer Energien, die Modellierung einzelner Power-to-X-Projekte sowie die Modellierung eines Wasserstoff-Weltmarktes umfasst. Des weiteren wird das Fraunhofer IEG Aspekte wie bspw. Wasserverfügbarkeiten und Landnutzung modellieren und berücksichtigen. Den Rahmen dafür bildet ein techno-ökonomisches Energiesystemmodell, das die übergeordnete Entwicklung von Stromerzeugungskapazitäten, von Power-to-X-Produktionskapazitäten sowie von aus- und aufzubauenden Infrastrukturen (nationale und länderübergreifende Netze, Exportmöglichkeiten wie Häfen, CO2- und Wasserversorgung) abbildet.
Die Einhaltung von Nachhaltigkeitskriterien hinsichtlich verursachter Treibhausgasemissionen sowie weiterer ökologischer und sozio-ökonomischer Aspekte stellt eine grundlegende Voraussetzung für den Aufbau einer Exportwirtschaft dar und schafft die notwendige Investitionssicherheit, damit die produzierten Mengen an Wasserstoff und Wasserstoffderivaten auf den Zielmärkten, für die die Nachhaltigkeitskriterien gelten, abgesetzt werden können. Anreizinstrumente für den Wasserstoffhochlauf in der EU und anderen potenziellen Importregionen (bspw. in Asien) sind an entsprechende Nachhaltigkeitsanforderungen geknüpft, deren Einhaltung durch robuste Zertifizierungssysteme sichergestellt werden soll. Das HySecunda-Projekt analysiert aktuelle und perspektivische Zertifizierungskriterien, bewertet deren Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit von Power-to-X-Projekten und entwickelt Empfehlungen zu Projektdesigns für die SADC-Region sowie zu Weiterentwicklungsmöglichkeiten der Zertifizierungssysteme.
Im Rahmen von Vernetzung auf dem Gebiet Zertifizierung wirkt das Fraunhofer IEG an der Entwicklung der DIN-Norm DIN 35809 Nachhaltigkeitskriterien für Wasserstoff und Wasserstoffderivate mit. Die Norm soll Grundsätze, Kriterien und Indikatoren festlegen, um eine umfassende Bewertung ökologischer, sozialer und wirtschaftlicher Nachhaltigkeitsaspekte von Erzeugung, Transport und Speicherung von Wasserstoff und seinen Derivaten zu ermöglichen.
Das Ziel des Capacity Buildings besteht in der Konzeptentwicklung für einen Kapazitätsausbau entlang der gesamten Wertschöpfungskette in der Aus- und Weiterbildung. Dabei knüpfen die Projektpartner an vorhandene Strukturen und Kooperationen in Südafrika und der angrenzenden SADC-Region an. Das Fraunhofer IEG fördert die Philosophie der engen Zusammenarbeit mit Partnern im südlichen Afrika, nimmt Kontakte mit der Republik Südafrika und ihren Nachbarländern auf und analysiert aktuelle Bedarfe der Stakeholder hinsichtlich des Kapazitätsausbaus.
In Kooperation mit den beteiligten Fraunhofer-Instituten wurden Methoden zur Vermittlung relevanter Informationen zunächst in Deutschland getestet. In den weiteren Schritten findet eine methodische und fachspezifische Anpassung der Materialien auf südafrikanische Anforderungen und Bedingungen statt.
In Kooperation mit südafrikanischen Partnern bietet das Fraunhofer IEG Schulungen zu folgenden Themen an:
- Grundlagen der Modellierungen von Energiesystemen mit Fokus auf techno-ökonomische Parametrierung
- Betrachtung und Bewertung zukünftiger Bedarfe an Iridium und Platin für die Produktion von PEM-Elektrolyseuren
- Nachhaltigkeitskriterien für die Wasserstoff- und Wasserstoffderivateproduktion.
