Technoökonomische Analyse von Wasserstoff-Lieferketten

Wasserstoff-Lieferketten umfassen die Produktion, Umwandlung und Speicherung von Wasserstoff und dessen Power-to-X-(PtX)-Produkten, den Transport sowie die Verteilung und Nutzung auf lokaler und globaler Ebene. Effiziente, nachhaltige und kostengünstige Wasserstoff-Lieferketten sind von hoher Bedeutung für eine zukünftige Wasserstoffwirtschaft und ein unverzichtbarer Baustein für zukünftige defossilisierte Volkswirtschaften. Wir analysieren die Lieferketten ausgehend von vielversprechenden Standorten für die kostengünstige Erzeugung von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten (z. B. Ammoniak, Methanol oder DME) bis zum Verbraucher.

Der Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt auf der ganzheitlichen Simulation und Optimierung regionaler und globaler Wasserstoff- und PtX-Lieferketten aus technologischer, ökonomischer und ökologischer Sicht. Hierfür setzen wir auf eine validierte Methodik, die regionale und landesweite Potenziale für Erneuerbare Energien (EE) und Wasserstoff kartenbasiert aufzeigt, Abnahmepotenziale für Wasserstoff und dessen Derivate identifiziert und umfassende Infrastrukturanalysen durchführt. Darauf aufbauend berechnen wir für vielversprechende EE-Standorte und großskalige PtX-Hubs die entsprechenden Erzeugungskosten. Unter Berücksichtigung von Umwandlung, (Zwischen-) Speicherung und Transport ermitteln wir ferner die entsprechenden Bereitstellungskosten am Ort des Abnehmers. Die Ergebnisse dieser ganzheitlichen Analysen werden durch ökologische Bewertungen mittels prospektiver Lebenszyklusanalysen vervollständigt.

Unsere Leistungen umfassen:

Identifikation und Klassifizierung des Erzeugungspotenzials für Erneuerbare Energien und grünen Wasserstoff sowie dessen Derivate in ausgewählten Regionen oder ganzen Ländern

Standortbezogene Produktions- und Transportkostenanalysen der gesamten Wasserstoff- und PtX-Wertschöpfungskette

Infrastrukturanalysen und Identifikation geeigneter Standorte für großskalige Wasserstoff- und PtX-Hubs und vielversprechender Transporttechnologien

Zeitaufgelöste Modellierung und dynamische Simulation lokaler bis globaler PtX-Lieferketten mit der eigenen Software »H2ProSim«

Ihr Nutzen:

Sie können verschiedene PtX-Produktionsstandorte, -Transportarten und -Produkte hinsichtlich Kosten und Nachhaltigkeit vergleichen und die für Sie optimale Wertschöpfungskette identifizieren.

Die Analysen liefern umfangreiche Ergebnisdatensätze, die Projektentwickler, Finanzierer, Versicherer sowie politische Entscheidungsträger in ihrer Entscheidungsfindung unterstützen und für weitere Projektentwicklungen genutzt werden können.

Auf der Grundlage einer eigens entwickelten Methodik basierend auf GIS (geografische Informationssysteme) führen wir für ausgewählte Regionen oder Länder eine umfassende Analyse durch, um vielversprechende Standorte für großflächige EE-Parks und zukünftige PtX-Hubs zu identifizieren, zu klassifizieren und schließlich zu clustern. In einem ersten Schritt berücksichtigen wir hierfür zahlreiche Eignungskriterien wie Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeiten und -höffigkeit sowie weitere technische, soziologische und wirtschaftliche Faktoren. Diese werden in einem zweiten Schritt ortsspezifisch gewichtet und ihre Eignung in einer fein aufgelösten Skala von 'sehr ungeeignet' bis 'ideal für EE' eingestuft und in einer detaillierten Übersichtskarte dargestellt. In einem weiteren Schritt werden entsprechende EE-Cluster abgeleitet, die sich für die Errichtung großflächiger EE-Parks zur Versorgung der angestrebten PtX-Hubs mit grünem Strom als vielversprechend erweisen. Abschließend erfolgt eine Infrastrukturanalyse der Region unter Berücksichtigung aller für das EE- und Wasserstoffprojekt relevanten Komponenten.

Zur Analyse von Wasserstofferzeugungs- und -bereitstellungspfaden nutzen wir unseren langjährig entwickelten und in zahlreichen Projekten validierten Simulationsalgorithmus »H2ProSim«. Mit diesem simulieren und optimieren wir die Erzeugungs- und Transportkosten für Wasserstoff und PtX-Produkte an global verteilten Standorten. Dies ist sowohl für spezifische Standorte als auch für ganze Regionen und Länder möglich. Dabei berücksichtigen wir die in den Analysen identifizierten Gegebenheiten und Besonderheiten des jeweiligen Standorts (z. B. Infrastrukturanbindung, Wärmeintegrationspotenzial, Kohlenstoffquellen), die eine zentrale Entscheidungsgrundlage für die Standortauswahl darstellen. Nachfolgend simulieren wir die Wasserstoff-Wertschöpfungskette ganzheitlich beginnend bei der Stromerzeugung, über die Wasserstofferzeugung und ‑umwandlung bis hin zur Speicherung, der Logistik und dem finalen Offtake. Dies geschieht in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, wobei auch technologische Details wie die Dynamik der einzelnen Synthesepfade, die Größe von Wasserstoffzwischenspeichern und Batterien oder optimierte Logistikkonzepte für Transportschiffe oder Trucks beleuchtet werden.