Vorstudie zum strompreisgeführten, optimalen Betrieb einer Elektrolyseanlage mittels erneuerbarem Strom

Das Projekt »Strompreisgeführte Elektrolyseanlage« behandelte die Frage, wie grüner Wasserstoff unter zukünftigen Marktbedingungen wirtschaftlich produziert werden kann. Es wurde ein Multi-MW-Elektrolysesystem untersucht, das mit PV- und Windstrom optimal und kosteneffizient betrieben wird. Unter Einbeziehung einer Strompreisprognose für 2028 sowie aktueller regulatorischer Rahmenbedingungen (REDIII) analysierte das Fraunhofer ISE tragfähige Betriebsstrategien. Der Mehrwert: belastbare Entscheidungsgrundlagen für Investitionen in großskalige Elektrolyse.

Ausgangslage

Mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft steigt der Bedarf an wirtschaftlich tragfähigen Elektrolysekonzepten. Gleichzeitig führen volatile Strompreise, unsichere Marktprognosen und komplexe regulatorische Vorgaben zu Planungsrisiken. Insbesondere regulatorische Anforderungen, wie die der »Renewable Energy Directive II« (RED II, Delegated Act) sowie standortspezifische Bedingungen erschweren Investitionsentscheidungen. Es fehlt an integrierten Analysen, die Technologie, Markt und Regulierung systematisch zusammenführen.

Ziel

Ziel des Projekts war die Entwicklung einer fundierten Entscheidungsgrundlage für den wirtschaftlichen Betrieb eines Multi-MW-Elektrolysesystems im Jahr 2028. Dazu wurden verschiedene Elektrolysetechnologien (PEM, AEL druck- und atmosphärisch) sowie Betriebsstrategien auf Basis von Strompreisprognosen techno-ökonomisch bewertet. Zudem sollten standortspezifische und regulatorische Anforderungen integriert analysiert werden, um robuste und skalierbare Konzepte für die Praxis abzuleiten.

Lösungsansatz

Das Fraunhofer ISE simulierte und modellierte das beschriebene Wasserstoffproduktionssystem mit Hilfe der Simulationstoolbox H2ProSim. Dabei wurden verschiedene Elektrolysetechnologien sowie unterschiedliche Betriebsführungsstrategien analysiert und miteinander verglichen. Grundlage der Untersuchungen war eine Netzstrompreisprognose für das Jahr 2028 sowie zusätzlich die Kopplung mit PV- und Windstromprofilen. Mithilfe von GIS-Analysen wurden geeignete Standorte bewertet und regulatorische Vorgaben berücksichtigt. Die Verknüpfung von Technik-, Markt- und Standortanalyse ermöglichte eine ganzheitliche techno-ökonomische Bewertung.

Ergebnisse

Es wurde eine Vielzahl von Anlagenszenarien dynamisch simuliert und die jeweilige Wirtschaftlichkeit bewertet. Darauf aufbauend konnten, in Abhängigkeit der jeweiligen Rahmenbedingungen und Annahmen, optimale Anlagenauslegungen identifziert werden.

Konkrete Ergebnisse können aus Gründen der Vertraulichkeit nicht veröffentlicht werden.