Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) haben die Rolle von Elektrifizierung und Wasserstoff in modellierten Szenarien für die künftige EU-Transformation untersucht. Ihre Studie zeigt: Bis 2050 ist ein Anteil von 42 bis 60 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs aus Strom und 9 bis 26 Prozent aus wasserstoffbasierter Energie erforderlich.
„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, im Industrie- und im Verkehrssektor zu ersetzen“, so Leitautor Felix Schreyer. „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.“
Die in der Zeitschrift „One Earth“ veröffentlichte Studie buchstabiert das Zusammenspiel von Elektrifizierung und Wasserstoff in EU-Klimaneutralitätsszenarien in den einzelnen Sektoren detailliert aus. Mithilfe des Energie-Ökonomie-Modells „Remond“ untersuchten die PIK-Forschenden plausible Kombinationen beider Strategien in den Transformationspfaden des EU-Energiesystems in verschiedenen Szenarien. Die Analyse zeigt höhere Potenziale für die Elektrifizierung und beschreibt einen begrenzteren Einsatzbereich für wasserstoffbasierte Energie als frühere Studien.
Über alle Szenarien hinweg ist die direkte Nutzung von Strom die dominierende Strategie etwa für Autos oder beim Heizen von Gebäuden und in der Industrie. Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe aus Strom werden vor allem für die Luftfahrt, die Schifffahrt, die chemische Industrie und als Stromspeicher benötigt. Elektrifizierung und Wasserstoff ergänzen sich im Gesamtenergiemix somit weitgehend, während sie um einen geringen Anteil von etwa 15 Prozent der Endenergie konkurrieren. Das betrifft vor allem Sektoren wie den Lkw-Verkehr und die industrielle Hochtemperatur-Prozesswärme.
Drei Eckpfeiler für eine erfolgreiche Transformation
„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“, sagt Studienautor Gunnar Luderer, Leiter der Gruppe Energiesysteme am PIK. „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.“,
Ursache hierfür ist, 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. Insgesamt steigt die Stromnachfrage in der EU in den Szenarien bis 2050 um 80 bis 160 Prozent, je nach Umfang der Wasserstoffimporte und der Rolle der Elektrifizierung und des Wasserstoffs in unsicheren Sektoren. Bis dahin müsste somit etwa doppelt so viel Strom erzeugt werden wie heute.
Die Forschenden diskutieren auch den aktuellen Stand der EU-Politik in Bezug auf Elektrifizierung und Wasserstoff und skizzieren drei kritische Eckpfeiler für eine erfolgreiche Transformation: Die Politik sollte 1) der Elektrifizierung beziehungsweise dem Wasserstoff in den Sektoren Vorrang einräumen, in denen sie in allen Szenarien bevorzugt werden, 2) Hindernisse für den Ausbau der erneuerbaren Energien beseitigen und 3) Anreize für den Ausbau von Wasserstoffversorgungsketten schaffen.
„Unsere Studie unterstreicht, dass politische Entscheidungsträger die unterschiedlichen sektoralen Rollen beider Strategien berücksichtigen sollten, 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.
Markus Müller meint
Wenn einzig die Energiemenge betrachtet, sollte man möglichst alles auf Direktverbrauch umstellen. Wenn man die Verfügbarkeit der Energie auf der Zeitachse betrachtet, im Tagesverlauf oder bei schwankendem Wind, dann wird man v.a. auch ein Problem haben, die Stromversorgung bei Spitzen abzudecken und dann ist wieder jede Entlastung mit gespeicherter Energie netzdienlich.
Im Endeffekt wird sich mittel- bis langfristig nachstehende Verteilung durchsetzen:
A) Alles was stationär ist und am Kabel hängt, läuft nur noch mit Netzstrom. Z.B. keine Öl- oder Gas-Heizung und auch keine Wasserstoff-Boiler.
B) Was mobil ist und nur begrenzte Einsatzdauer braucht, bzw. was die notwendige Energie leicht in Batterien mitschleppen kann, läuft mit Batterie. Nachladen aber nur zu gewissen Zeiten; grösserer Energiemengen zu Spitzenlast-Zeiten nachzuladen, wird prohibitiv teuer sein.
C) Was die Energie für seinen Einsatzzweck nicht leicht oder gar nicht in Batterien mitschleppen kann, läuft mit Wasserstoff. Insbesondere Langstrecken-PKW, Einsatzfahrzeuge, Langstrecken-Vans, Überlandbusse, Postautos, überregionale LKW, nicht-elektrisierte Eisenbahn, Fährschiffe, Lastschiffe, Regional-Flugzeuge.
D) Wo auch Wasserstoff als Energie zu schwer wird, verwendet man eFuels, primär bei Langstreckenflügen.
Zusätzlich vielleicht: Wer sein FCEV dafür bereit hält, in Notzeiten das Netz zu unterstützen, erhält dafür eine ‚Halte-Prämie‘ (wie in der Schweiz die Bauern für das Halten der Armeepferde). Er muss dann aber bei Strommangel an einen vordefinierten Ort fahren, wo H2 abgegeben und Strom eingespiesen wird.
Solariseur meint
Ethanol hast Du noch vergessen. Und Biodiesel. Gummimotor für Kurzstreckenflug.
Darfst nicht alles im TV glauben. Sonst kommt sowas schräges dabei raus.
Glaube mir!
Markus Müller meint
Ethanol, Ammoniak, Biodiesel, Toluol und noch ein paar Sachen sonst gehen schon. Je nach Anwendung aber nicht sehr praktisch oder nicht sehr effizient. Ich kenne das ziemlich gut, keine Angst.
Es werden heute schon mehrere Schiffe gebaut die mit Ethanol fahren werden und noch mehr, die mit Ammoniak fahren werden.
Hatte übrigens für Batterie-Freaks mal nachgerechnet, dass ein Container-Schiff von Shanghai nach Hamburg gerade etwa die Batterien transportieren könnte, die es zur Energieversorgung braucht. Plus ein paar Matrosen mit Feuerlöschern. Dann ist voll geladen. Kannst du nachrechnen, wenn du rechnen kannst.
Futureman meint
Das bedeutet, bis 2050 müsste „nur“ die Menge PV und Wind zugebaut werden, die China alleine im letzten Jahr installiert hat.
Klingt leicht machbar.
Andi EE meint
Das erscheint mir viel zu wenig, 80-160% zubauen ist doch ein Witz. Es muss doch 85% des Energieverbrauchs auf Elektrisch umgestellt werden. Die bessere Energieeffizienz beim Elektromotor hilft natürlich den absoluten Energieverbrauch mindestens zu halbieren. Aber wir brauchen viel Überschussstrom, der dann auch in H2 für Flugzege (oderE-Fuels), Industrie und den Langzeitspeicher (Power to gaz) auch umgewandelt werden kann.
Auch möglich ist, dass man den Überschuss viel tiefer halten kann, weil man jetzt immer mehr sieht, wie stabil die Windenergie auch im Winter Strom liefert. Im Sommer wird man kein Problem mit der Energie, da ja Haushalte mittels PV immer mehr selber ihren Strom erzeugen und auch mit günstiger werdenden Batterien rund um die Uhr, Selbstversorger werden können..
libertador meint
In der EU sind ca. 25% des Endenergieverbrauches elektrisch.
Endenergiebrauch 2021: ~ 970 Mtoe
Stromproduktion 2021: ~ 2,8 PWh
Einheiten können Sie selbst nochmal umrechnen ;-)
Andi EE meint
So ein Unsinn, da ist wieder jede Menge internationaler Verkehr nicht drin. Wie immer wird alles schöngeschwafelt. Schifffahrt- und Flugverkehr mit drin? Dort wo es am meisten weh tut und Ersatz so schwierig ist.
libertador meint
@Andi EE
Daten von der EEA – Europäische Energieagentur: Primary and final energy consumption in the European Union.
Falls Sie Zahlen ergänzen wollen, dann tun Sie das gerne. Aber einfach mal „15%“ raushauen, erscheint mir eher als Unsinn.
Andi EE meint
Ich habe nicht einfach Zahlen raus, mir waren 85%, es sind 82% an fossiler Energie weltweit, siehe Link. Es ist auch noch ein Hinweis drauf, auf produzierte EE Menge, die oft ohne Verlust angerechnet wird (nicht speicherbar). Ich muss zu meiner Aussage präzisieren, dass ich selbstverständlich den Gas- und Kohle-Strom erzeugten Strom nicht so wie du als „gelöst“ ansehe. Für mich ist das fossile Energie.
https://taz.de/Obwohl-die-Erneuerbaren-boomen/!5942923/
Das sich selbst belügen muss einfach aufhören. Wenn du jede Menge graue Energie importiert, nützt dir dein schöngerechnetes Gärtchen gar nichts.
Hier sind es 20,9%
https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-nach-energietraegern-sektoren#allgemeine-entwicklung-und-einflussfaktoren
libertador meint
@Andi-EE
Vielleicht nochmal durchlesen, was eigentlich im Artikel steht. Es geht nicht um 80%-160% Ausbau der Erneuerbaren, sondern des gesamten Stroms, was höheren Ausbau als diese Prozentzahlen beinhaltet. Wobei diese Zahlen nicht vollständig sind. Für ein Szenario mit hoher heimischer Produktion an synthetischen Kraftstoffen/Wasserstoff wird von mehr als 200% Zunahme an elektrischem Verbrauch ausgegangen.
Ich habe überhaupt nichts dazu gesagt, ob Kohlestrom oder Gas gelöst wäre, sondern die Behauptung „Es muss doch 85% des Energieverbrauchs auf Elektrisch umgestellt werden.“ anhand der Zahlen der Europäischen Energieagentur kritisiert.
Andi EE meint
@libertador
Du hast schon recht, du hast den Text korrekt gelesen, ich nicht.
libertador meint
@Andi EE.
Kann passieren. Ich habe in einem weiteren Post nochmal die Zahlen von Futureman kritisiert.
Futureman meint
Der Vergleich mit China sollte nur zeigen was möglich ist wenn man will.
Das Problem ist nur die deutsche Politik. Beispiel: unsere Gemeindeverwaltung hat gerade ca. 20MW Freiland-PV abgelehnt (Agri-PV und Umnutzung einer Gewerbefläche die für Landwirtschaft nicht in Frage kommt). Hauptgrund war zwischen den Zeilen: Es gibt hier eine Partei, die dafür ist also sind wir dagegen.
libertador meint
Die Zahlen würde ich gerne sehen. Im letzten Jahr wurden ich China 230 GW EE aufgebaut.
Es braucht laut Studie 5-8 PWh pro Jahr und gibt derzeit Kernenergie + EE um die 1,5 PWh. Ich gehe mal vom hochelektrifiziertem Szenario mit wenig Import aus. Dann brauch es 4,5 PWh mehr Produktion pro Jahr. Das schafft man nicht mit 230 GW EE, sondern eher in Richtung 2000 GW
libertador meint
Ergänzung: Europäischer Zubau 75 GW letztes Jahr.
hu.ms meint
Sollte eigentlich schon seit vielen jahren jedem klar sein, dass nur strom als energiequelle langfristig sauberst möglich werden kann.
Deshalb muss die umstellung der häuser und autos auf strom und die umstellung der stromproduktion auf max. erneuerbare paralell erfolgen.
Dazu gehört auch, dass EFH durch PV und speicher für den nächtlichen strombedarf möglichst viel strom bereits vor ort produzieren.
Pferd_Dampf_Explosion_E meint
Für viele hier im Forum gibt die Studie wahrscheinlich keine neue Erkenntnis: Nachhaltig erzeugter und lokal sinnvoll genutzter Strom ist der einzig sinnvolle Weg in der Energieversorgung.
Leider hat Habeck mit seiner mehr als ungeschickten Kommunikation den Begriff „Wärmepumpe“ auf Jahre negativ belegt. Mir fehlt im Moment eine Idee, wie man das schnell wieder ins Positive drehen kann.
hu.ms meint
Da wären die installateure mit kostenvergleichsrechnungen gefragt – natürlich incl. der ab 2027 heftigen co2-steuer.
Aber die sind auch sauer wegen der in vielen jahren (vorregierungen) zusammengekommenen vorschriften und bürokratie.
Steffen meint
Ich freu mich so auf 2027 und hoffe, dass die CO2-Steuer so richtig reinhaut. Nur um die abzustrafen, die Harbeck und die Grünen und ganz allgemein sinnvolle CO2-verdrängende Techniken schlecht reden und geredet haben. Aber wahrscheinlich knickt dann irgend so ein Unions- oder EVP-Dulli ein und schwächt den Effekt stark ab. Obwohl es doch jeder hätte wissen können/müssen, wenn man nur mal auf die Grünen (oder wenigstens die Techniker) gehört hätte.
Yoshi meint
Steffen, so wie es aussieht wird deine Schadenfreude dann fehl am Platz sein. Die nächste Regierung wird, wie es aussieht zum Großteil schwarz und wird die Belastungen für ihre konservativen Wähler so gut es geht zurückschrauben.
Größeren schaden als Habeck richten sie damit allerdings auch nicht an, das überstürzte GEG hat letztes Jahr für den Einbau von über 800.000 Gasheizungen (doppelt so viele wie sonst) und über 100.000 Ölheizungen geführt. Immer neue Belastungen und Verbote macht der Wähler halt nicht ewig mit.
MichaelEV meint
Das Emissionshandelssystem ist EU-weit. Will die CDU dann aus der EU austreten oder was sollte da zurückgedreht werden?
Auch muss sich die CDU am Recht messen lassen, unter anderem an dem, was sie selber ins Grundgesetz geschrieben hat
Glauben sie irgendeine der 800.000 Heizung wäre sonst 2024 oder 2025 nicht verbaut worden?
Yoshi meint
@Michael, denken Sie das EU-Parlament wird dieses Jahr weiter nach links oder weiter nach rechts rücken?
Welche Auswirkungen wird das dann auf den CO2-Preis haben?
Nicht falsch verstehen, ich mache mein Kreuz auf jeden Fall links. Ein bisschen Realismus muss sein, auch wenn’s weh tut.
MichaelEV meint
Ja ein bisschen Realismus muss sein. Und auch rechte Politiker müssen sich Realitäten stellen und sind engen Rahmenbedingungen ausgesetzt. Und das Emissionshandelssystem ist die Lösung, die im rechten Flügel unter den möglichen Lösungen am besten ankommt.
Ein Faktencheck: Italien plant eine Förderung, die weit mehr „links“ anmutet als die meisten anderen Ausprägungen von BEV-Förderung, speziell auch der deutschen. Sie wissen, die italienische Regierung ist aber das exakten Gegenteil von „links“.
Hier phantasieren sich manche Dinge zusammen, die nie eintreten werden. Manche träumen von einer langfristigen Existenz des Verbrenners in z.B. Afrika, dabei hat ein afrikanisches Land alle anderen mit dem Verbrennerverbot überholt.
Elektroautos und Wärmepumpen sind die ökonomische und ökologische Hauptlösung und keine Regierung, egal wie rechts sie auch sein mag, wird der Durchdringung etwas entgegen setzen können. Versuche würden nur immensen Schaden anrichten, bezogen auf Deutschland den definitiven Verlust der Autoindustrie.
MichaelEV meint
Da gerade zu lesen war, dass Deutschlands größter Heizungsinstallateur Gasheizungen aus dem Programm nimmt: Die vorgezogenen Gasheizungen werden in den Folgejahren nicht mehr verbaut. Damit stellt sich der Markt, wie im vorliegenden Fall, viel schneller und schlagartiger um. Die Gasheizung wird fallen gelassen, der Fokus voll auf die Wärmepumpe gelegt.
Die Wirkung des GEG ist heute noch gar nicht absehbar! Jetzt ein Urteil zu fällen ist vollkommen daneben. Bald ist auch im Entwicklungsland Deutschland die Wärmpumpe das normalste der Welt (woanders schon lange) und keiner erinnert sich mehr an das dumme Geschwätz von gestern.
Vanellus meint
Zur „ungeschickten Kommunikation den Begriff Wärmepumpe negativ besetzt“ oder „überstürzte Einführung des GEG durch Habeck“ sollte man den Hintergrund kennen: Es war ein Referenten-Entwurf des GEG, der zur informellen Abstimmung auf Arbeitsebene in das Finanzministerium ging, dort ebenfalls in ein Referat. Ein absolut übliches Verfahren, das Vertrauen auf beiden Seiten voraussetzt. Ich habe selbst Jahrzehnte in einem Landesministerium gearbeitet und kenne dieses Verfahren. Man will wissen: Was ist zustimmungsfähig aus dortiger Sicht und was müsste wie geändert werden, bevor man das an die eigene Abteilungsleitung und dann an die Hausleitung gibt. Im Fin-Min hat aber jemand diesen im Habeck-Ministerium nicht abgestimmten Entwurf an die Bildzeitung gegeben und dort knallten die Sektkorken. Auf die Frage: Wer hat das durchgestochen? hat Christian Lindner geantwortet: Wir nicht. Soweit zum Vertrauen.
MichaelEV meint
Und der erste Entwurf hatte auch einen bestimmten Hintergrund: Mit dem Wärmepumpen-Fokus hätte man schnell viel Gas im Sektor Wärme einsparen können, welches in einem anderen Sektor die Versorgungslage und Preise hätte deutlich entspannen können: der Industrie.
Das Gehetze gegen das GEG zeigt, dass vielen Deutschen und vielen Politikern z.B. aus der CDU die deutsche Industrie anscheinend am Poppes vorbeigeht.
Wenn man dann aber die Konsequenzen zu spüren bekommt kann man wieder ganz weit das Maul aufreißen.