In Zusammenarbeit mit:
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)
Elektrifizierung oder Wasserstoff?
Text: PRESSESTELLE DES PIK & QUERFELDEIN
Um die EU bis 2050 klimaneutral zu machen, müssen wir schnell von fossilen Brennstoffen auf elektrische Technologien umsteigen, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Gleichzeitig wird Wasserstoff, der aus Strom erzeugt wird, in schwer zu elektrifizierenden Bereichen unverzichtbar sein. Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) haben nun genauer untersucht, welche Rolle diese beiden Ansätze in unserer zukünftigen Energieversorgung einnehmen sollten.
Elektrifizierung und Wasserstoff sind die Schlüsselstrategien, um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Doch welchen Anteil sollen die beiden Ansätze jeweils dazu beitragen? Dies zeigt eine kürzlich veröffentlichte Studie des Forschungsteams um Prof. Dr. Gunnar Luderer, Leiter der Gruppe Energiesysteme am PIK. Demnach sollte die Elektrifizierung bis 2050 zwischen 42 und 60 Prozent des gesamten Energieverbrauchs abdecken. Deutlich weniger Energie wird aus Wasserstoff benötigt. Doch mit neun bis 26 Prozent bleibt auch der sehr wichtig.
Felix Schreyer, Leitautor der aktuellen Studie, erklärt: “Frühere Forschungsarbeiten haben bereits gezeigt, dass unser Energiesystem kostengünstig und umweltschonend auf erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne umgestellt werden kann. Die Frage ist, wie dieser erneuerbare Strom genutzt werden kann, um die Nutzung fossiler Brennstoffe in Gebäuden, der Industrie und im Verkehrssektor zu ersetzen. Unsere Analyse zeigt, dass die direkte Nutzung von Strom, zum Beispiel durch Elektroautos und Wärmepumpen, für viele Sektoren ganz entscheidend ist, während die Umwandlung von Strom in Wasserstoff nur für wenige Anwendungen wichtig ist.”
Elektrifizierung und Wasserstoff ergänzen sich weitgehend
Für die Studie verwendete das Team das Simulationsmodell REMIND. Mit diesem auf Energie und Ökonomie spezialisierten Modell untersuchten sie plausible Kombinationen von Elektrifizierung und Wasserstoff. Die Ergebnisse sind eindeutig: Über alle Kombinationen hinweg ist die direkte Nutzung von Strom die dominierende Strategie, sei es etwa für Autos, zum Heizen von Gebäuden oder in der Industrie. Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe werden vor allem für die Luftfahrt, die Schifffahrt, die chemische Industrie und als Stromspeicher benötigt.
Elektrifizierung und Wasserstoff ergänzen sich somit weitgehend. Konkurrenz zwischen den beiden Strategien könnte es in den Bereichen LKW-Verkehr und industrielle Hochtemperatur-Prozesswärme geben. Diese machen im Gesamtenergiemix jedoch nur einen Anteil von etwa 15 Prozent aus.
Wir benötigen mehr Strom
Gunnar Luderer betont: „Der Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und die Umstellung auf elektrische Technologien, wo immer dies möglich ist, ist bei weitem der schnellste und billigste Weg, um die Kohlenstoffemissionen in den meisten Sektoren zu senken. Wir gehen daher davon aus, dass der Anteil von Strom am Endenergieverbrauch von 20 Prozent auf 42 bis 60 Prozent bis 2050 steigen muss, um Klimaneutralität in der EU zu erreichen.“ Das liegt daran, dass elektrische Technologien zunehmend verfügbar sind und Strom sehr effizient nutzen, während die Umwandlung in Wasserstoff und synthetische Brennstoffe und deren Verbrennung mit erheblichen Energieverlusten verbunden sind. Hinzukommt, dass laut Studie der Strombedarf in der EU bis 2050 um 80 bis 160 Prozent steigt. Das hängt davon ab, in welchem Umfang Wasserstoff importiert wird und welche Rolle die Elektrifizierung beziehungsweise der Wasserstoff in unsicheren Sektoren spielen wird. In jedem Fall müsste etwa doppelt so viel Strom erzeugt werden wie heute.
Drei Eckpfeiler für eine erfolgreiche Transformation
Die Forschenden diskutieren auch die aktuelle EU-Politik in Bezug auf Elektrifizierung und Wasserstoff. Dabei skizziert das Team drei kritische Eckpfeiler für eine erfolgreiche Transformation: Die Politik sollte der Elektrifizierung und Wasserstoff in den jeweils dafür geeigneten Sektoren Vorrang einräumen, Hindernisse für den Ausbau erneuerbarer Energien beseitigen und Anreize für den Ausbau von Wasserstoffversorgungsketten schaffen.
„Unsere Studie unterstreicht, dass die Politik die unterschiedlichen sektoralen Rollen beider Strategien berücksichtigen sollte, indem sie die Elektrifizierung durch elektrische Anwendungen für den Straßenverkehr und das Heizen fördern. Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe sollten hingegen für Anwendungen priorisiert werden, in denen sie unverzichtbar sind“, sagt Studienautor Falko Ueckerdt.
