Kostenanalyse einer großskaligen Produktion von grünem Wasserstoff und Syntheseprodukten in Irland und deren Export nach Deutschland

Im Projekt »HYreland« wurden die technologischen, ökonomischen und ökologischen Potenziale für die Produktion von grünem Wasserstoff und darauf basierender Syntheseprodukte in Irland unter Berücksichtigung eines Weitertransports nach Deutschland ermittelt. Die Projektpartner untersuchten zwei Standorte auf Wirtschaftlichkeit und Kostensenkungspotenziale und verglichen Irland mit anderen wasserstoffproduzierenden Ländern. Darüber hinaus wurden die Treibhausgaseffizienz der Wasserstoffversorgungsketten sowie die Eignung der analysierten Wasserstoffderivate hinsichtlich der Erneuerbare-Energien-Richtlinien (Renewable Energy Directive, RED) der Europäischen Union betrachtet.

Ausgangslage

Irland könnte bald nicht nur für seine grünen Landschaften bekannt sein, sondern auch für die Erzeugung grüner Energieträger. Durch sein ausgezeichnetes Windpotenzial, sowohl Onshore als auch Offshore, kann Irland ein wichtiger Akteur bei der Produktion von grünem Wasserstoff und hieraus erzeugter Derivate wie Ammoniak und synthetischem Kerosin (eSAE, Sustainable Aviation Fuel) werden. Die Nähe zum europäischen Festland macht Irland zudem zu einem vielversprechenden Kandidaten für den großskaligen Export grüner Energieträger nach Deutschland. Die politischen Entwicklungspläne für Offshore- und Onshore-Windenergie unterstützen diese Ziele, indem sie ein großes Potenzial für feste und schwimmende Offshore-Windkraftanlagen ausweisen und ein Ziel von über 35 GWel installierter Windkapazität in Irland bis 2045 vorgeben. In seiner nationalen Wasserstoffstrategie unterstreicht Irland die Bedeutung des Offshore-Windsektors. Bis 2030 hat das Land ein Entwicklungsziel von 2 GW Offshore-Kapazität für die Erzeugung von grünem Wasserstoff festgelegt.

Ziel

Im Rahmen des Projekts »HYreland« wurde das technologische, wirtschaftliche und ökologische Potenzial für grünen Wasserstoff und Syntheseprodukte in Irland und für den Export analysiert. Unser Ziel war es, zu ermitteln, ob die identifizierten Standorte für eine wirtschaftliche grüne PtX-Produktion geeignet sind, welche innovativen Systeme weitere Kostensenkungspotenziale bieten und wie Irland im Vergleich zu anderen potenziellen Wasserstoffproduzenten abschneidet. Die Bewertung umfasste die Energieträger flüssiger Wasserstoff, Ammoniak, Methanol, Dimethylether (DME) und Fischer-Tropsch (FT) -Produkte wie z.B. e-Kerosin.

Lösungsansatz

Unter unserer Leitung wurde das Projekt in vier Arbeitsschritte unterteilt:

• Standortanalyse: Zunächst haben wir mit einer eigens entwickelten und validierten GIS-Methodik die geeignetsten Standorte für Erneuerbare Energien und Power-to-X-Hubs in ganz Irland identifiziert. 
• Technoökonomische Analysen: Daran anschließend wurden von ESB vorausgewählte Standorte – Aghada in Cork und Moneypoint in Clare – in einer detaillierten techno-ökonomischen Analyse mit der am Fraunhofer ISE in den letzten 10 Jahren entwickelten Toolbox »H2ProSim« auf ihre Wirtschaftlichkeit hin untersucht. Neben den lokalen Erzeugungskosten haben wir auch die Transport- und Lieferkosten nach Rotterdam (NL), Duisburg (DE) und Stade (DE) per Schiff oder Pipeline berechnet. 
• Entwicklung von Wasserstoff-Regionen: Abschließend haben wir weiterführende Szenarien ausgewertet, die besonders innovative Ansätze zur weiteren Kostensenkung in die Analysen einbeziehen. Für die deutsche Endverbraucherseite in Duisburg und Stade haben wir die Ausgestaltung lokaler »Wasserstoffregionen« in unserem zugehörigen Modell »HYSCOPE« modelliert und deren Entwicklungspotenziale diskutiert. 
• Nachhaltigkeitsbewertung: Mittels prospektiver Ökobilanzierung (prospective Life-Cycle-Assessment) haben wir außerdem die ökologischen Aspekte der analysierten Lieferketten untersucht und in die Bewertung einbezogen. 

Ergänzt wurden diese Forschungsarbeiten durch die Aktivitäten des International Energy Research Centre (IERC), das eine ganzheitliche Energiesystemanalyse für Irland durchgeführt und das Potenzial eines irischen Wasserstoffmarktes analysiert hat.

Ergebnisse

Vorläufige Ergebnisse zeigen: Irland kann mit internationalen Spitzenstandorten für grünen Wasserstoff mithalten. Dank hervorragender Windbedingungen, bestehender Energieinfrastruktur und strategischer Lage für den europäischen Markt bietet das Land ideale Voraussetzungen. Besonders Aghada und Moneypoint verfügen über großes Synergiepotenzial durch Netzanbindung, Nähe zu potentiellen Offshore-Windparks und vorhandener Hafen- bzw. Raffinerieinfrastruktur (vgl. hierzu auch »Zwischenergebnisse HYreland – Arbeitspaket 3«). Mit wachsendem Bedarf aus Luft- und Seeverkehr gilt es nun, regulatorische Hürden zu senken und Infrastruktur auszubauen. In nachfolgenden Forschungskooperationen könnte das Fraunhofer ISE die Forschung in großskaligen Demonstrationsprojekten, Mini-Anlagen und digitalen Zwillingen fortführen sowie ökonomische und regulatorische Rahmenbedingungen analysieren. Irland und die Kooperation mit dem Industriepartner ESB setzen hierfür die nötigen institutionellen Grundlagen – HYreland bildet dafür die Basis.

Das Projekt »HYreland« wird durch das Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.

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