Hydrogen System Analysis

Ziel des Forschungsthemas Hydrogen System Analysis ist es, Systeme für die nachhaltige Erzeugung, Umwandlung und den Einsatz von Wasserstoff und Derivaten aus technologischer, ökonomischer und ökologischer Perspektive zu simulieren, optimieren und zu bewerten. Unsere Wasserstoffsystemanalysen stellen eine wichtige Grundlage für die Industrie und die Öffentlichkeit dar und unterstützen den Hochlauf wasserstoffbasierter Energiemärkte auf der regionalen bis hin zur internationalen Ebene.

Unsere Analysen basieren auf einer breiten methodisch-analytischen Expertise: beginnend mit der GIS-basierten Standortanalyse, der Prozessanalyse für verfahrenstechnische Prozesse sowie – darauf aufbauend – der ganzheitlichen technoökonomischen Simulation und Optimierung ganzer Wasserstoffketten und zugehöriger prospektiver ökologischer Analysen.

Des Weiteren erarbeiten wir in unserer Forschungsgruppe Übersichtsstudien, Meta-Analysen und Beratungspapiere als strategische Grundlagen für Entscheidungstragende aus Politik und Industrie. 

Arbeitsgebiete

Im Thema »Hydrogen System Analysis« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

 

Analyse und Optimierung regionaler Wasserstoff- und Power-to-X-Versorgungskonzepte

 

Analyse und Optimierung globaler Wasserstoff- und Power-to-X Lieferketten

 

Entwicklung und Bewertung von Wasserstoffinfrastrukturen und Elektrolyseuren

 

Ökobilanz für Wasserstofftechnologien

 

Prozesssimulation für innovative verfahrenstechnische Industrieprozesse

Wir bieten Ihnen:

  • Technisch-ökonomische Machbarkeitsstudien und Lebenszyklusanalysen zur Bewertung des Business Cases Ihrer Wasserstoff-Supply Chain
  • Ganzheitliche Analysen, Optimierungen und Weiterentwicklungen für verfahrenstechnische Prozesse, Bio-to-X, Power-to-X sowie hybride Konzepte
  • Systemmodellierung zur Wasserstoff-Ertragsprognose und Wirkungsgrad-Optimierung
  • Bewertung von Betriebsführungskonzepten und Geschäftsmodellen für Elektrolyseure im Energiesystem
  • Technoökonomische und ökologische Analyse von Wasserstoffimporten und Wasserstoffregionen
  • Konzeptentwicklung und Einsatzanalyse von Elektrolyseuren in Wasserstoffinfrastrukturen und Modellregionen
  • Technologie- und Marktstudien sowie Kostenmodelle für Elektrolyseure

 

Sprechen Sie uns an!

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

PoWerD

Atlas über geeignete Standorte für Power-to-Hydrogen-Anlagen in Deutschland

 

HYreland

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

 

Power-to-X Colombia

Power-to-X Colombia 2.0 – A Study within the CatalHyst Project

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Hydrogen System Analysis«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2025 Transportschiffe für den Transport nachhaltiger Energieträger: Stand der Technik und Entwicklungen
Holst, Marius; Wunsch, Anna; Binninger, Sophia; Zeller, Christiane; Burger, David; Malzkuhn, Sabine; Munko, Björn
Bericht
Report
2025 Stoffliche Energieträger und internationalen Energiepartnerschaften
Sternberg, André; Seitz, Julia
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2025 A Newly Developed Spatially Resolved Modelling Framework for Hydrogen Valleys: Methodology and Functionality
Mendler, Friedrich; Voglstätter, Christopher; Müller, Nikolas; Smolinka, Tom; Holst, Marius; Hebling, Christopher; Koch, Barbara
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2025 Optimizing the Supply Chain for Green Hydrogen and Derivatives: A Case Study from Australia to Germany Including Inland Transport Considerations
Eißler, Tobias; Groos, Ulf; Holst, Marius; Deringer, Patrick; Edenhofer, Lucas; Mendler, Friedrich; Voglstätter, Christopher; Szolak, Robert
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2025 Evaluation of Spatial Clustering Methods for Regionalisation of Hydrogen Ecosystems
Mendler, Friedrich; Koch, Barbara; Meißner, Björn; Voglstätter, Christopher; Smolinka, Tom
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2025 Connecting Supply with Demand - Geo-Techno-Economic Optimization of Hydrogen Valleys
Mendler, Friedrich
Vortrag
Presentation
2025 Carbon2Chem® - Phase 2: Teilprojekt L-II: Dynamische Methanol-Produktion aus Hüttengasen. Schlussbericht
Hadrich, Max Julius; Nestler, Florian; Schaadt, Achim; Jäckle, Jan-Marc; Hank, Christoph; Full, Johannes; Martens, Marla; Linsenmeier, Johannes
Bericht
Report
2025 Optimisation of Possible Transformation Pathways for Hydrogen Valleys: Case Study Southern Upper Rhine Region
Mendler, Friedrich; Müller, Nikolas; Voglstätter, Christopher; Smolinka, Tom; Hebling, Christopher; Koch, Barbara
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2025 Modelling of regional hydrogen supply chains -spatially resolved optimisation from electricity generation to hydrogen application under consideration of import and export possibilities
Mendler, Friedrich
Dissertation
Doctoral Thesis
2024 Water Supply for Electrolysis Plants
Mendler, Friedrich; Ranzmeyer, Ombeni; Grimm, Gunter; Binninger, Sophia; Merseburg, Steffen; Voglstätter, Christopher
Bericht
Report
2024 HYPAT Final Report
Wietschel, Martin; Riemer, Matia; Thomann, Jana; Breitschopf, Barbara; Fragoso García, Joshua; Wachsmuth, Jakob; Weißenburger, Bastian; Müller, Viktor Paul; Kantel, Anne; Karkossa, Lukas; Marscheider-Weidemann, Frank; Pieton, Natalia; Lenivova, Veronika; Drechsler, Björn; Ragwitz, Mario; Ranzmeyer, Ombeni; Voglstätter, Christopher; Mendler, Friedrich; Holst, Marius; Hank, Christoph; Kunze, Robert; Vespermann, Doris; Thielmann, Sascha; Quitzow, Rainer; Stamm, Andreas; Strohmaier, Rita; Thiel, Zarah; Müller, Marvin; Löschel, Andreas
Bericht
Report
2024 In-depth techno-economic assessment of hydrogen and PtX export supply chains. HYPAT results - Annex
Pieton, Natalia; Abdel-Khalek, Hazem; Jalbout, Eddy; Schauß, Caspar; Graf, Marieke Emilie Anna; Holst, Marius; Mendler, Friedrich; Ranzmeyer, Ombeni; Voglstätter, Christopher; Fragoso García, Joshua; Müller, Viktor Paul; Franke, Katja; Kleinschmitt, Christoph; Bergup, Emily Felicitas
Bericht
Report
2024 Modelling the Transformation of Hydrogen Ecosystems via Geo-Techno-Economic Optimization
Mendler, Friedrich; Müller, Nikolas; Voglstätter, Christopher; Smolinka, Tom; Hebling, Christopher; Koch, Barbara
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2024 HYPAT Abschlussbericht
Wietschel, Martin; Riemer, Matia; Thomann, Jana; Breitschopf, Barbara; Fragoso García, Joshua; Wachsmuth, Jakob; Weißenburger, Bastian; Müller, Viktor Paul; Kantel, Anne; Karkossa, Lukas; Marscheider-Weidemann, Frank; Pieton, Natalia; Lenivova, Veronika; Drechsler, Björn; Ragwitz, Mario; Ranzmeyer, Ombeni; Voglstätter, Christopher; Mendler, Friedrich; Holst, Marius; Hank, Christoph; Kunze, Robert; Vespermann, Doris; Thielmann, Sascha; Quitzow, Rainer; Stamm, Andreas; Strohmaier, Rita; Thiel, Zarah; Müller, Marvin; Löschel, Andreas
Bericht
Report
2024 Global optimization of capacity ratios between electrolyser and renewable electricity source to minimize levelized cost of green hydrogen
Mendler, Friedrich; Fragoso García, Joshua; Kleinschmitt, Christoph; Voglstätter, Christopher
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2024 Detailed Cost Analysis of Hydrogen Refueling Costs for Fleets
Eißler, Tobias; Schumacher, Gwendolyn; Behrens, Jochen; Mendler, Friedrich; Voglstätter, Christopher
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2024 Climate neutral refineries: Comparing Fischer Tropsch and Methanol-to Hydrocarbons for production of e-fuels and e-high value chemicals in Germany
Pieton, Natalia; Essam, Ramy; Mantei, Franz Kaspar; Neuwirth, Marius; Weißenburger, Bastian; Karkossa, Lukas; Lenivova, Veronika
Vortrag
Presentation
2024 Export Potentials of Green Hydrogen - Methodology for a Techno-Economic Assessment. Version 03/July 2024
Pieton, Natalia; Abdel-Khalek, Hazem; Fragoso García, Joshua; Franke, Katja; Jalbout, Eddy; Graf, Marieke Emilie Anna; Holst, Marius; Kleinschmitt, Christoph; Müller, Viktor Paul; Mendler, Friedrich; Ranzmeyer, Ombeni; Drechsler, Björn; Lenivova, Veronika; Nolden, Christoph; Voglstätter, Christopher; Wietschel, Martin; Bergup, Emily Felicitas; Sinha, Mohammad
Bericht
Report
2024 European Hydrogen Infrastructure Planning
Alibas, Sirin; Ausfelder, Florian; Ditz, Daniel; Ebner, Michael; Engwerth, Veronika; Fleiter, Tobias; Fragoso García, Joshua; Genge, Lucien; Greitzer, Maria; Haas, Sofia; Haendel, Michael; Hank, Christoph; Hauser, Philipp; Heneka, Maximilian; Heineken, Wolfram; Hildebrand, Jan; Isik, Volkan; Köppel, Wolfgang; Harper, Ryan; Jahn, Matthias; Klaassen, Bernhard; Kneiske, Tanja Manuela; Malzkuhn, Sabine; Kuzyaka, Berkan; Mielich, Tim; Lux, Benjamin; Maghnam, Ammar; Müsgens, Felix; Mendler, Friedrich; Pleier, Amanda; Müller-Kirchenbauer, Joachim; Isbert, Anne-Marie; Ruprecht, David; Sadat-Razavi, Pantea; Neuner, Felix; Pfluger, Benjamin; Mohr, Stephan; Ragwitz, Mario; Scheffler, Marcel; Solomon, Mithran Daniel; Voglstätter, Christopher; Weißenburger, Bastian
Paper
2024 Dynamic Modelling and Grid Integration of Thyristor Connected PEM Electrolysis Plants
Salman, Ammar; Eichner, Stefan; Wunsch, Anna; Franzetti, Irene; Singer, Roland; Höhn, Sebastian; Rauscher, Florian; Robin, Dominik; Deiml, Georg
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2024 In-depth techno-economic assessment of hydrogen and PtX export supply chains
Pieton, Natalia; Nolden, Christoph; Voglstätter, Christopher; Fragoso García, Joshua; Kleinschmitt, Christoph; Franke, Katja; Müller, Viktor Paul; Abdel-Khalek, Hazem; Jalbout, Eddy; Schauß, Caspar; Ranzmeyer, Ombeni; Mendler, Friedrich; Holst, Marius; Graf, Marieke Emilie Anna; Bergup, Emily Felicitas; Wietschel, Martin
Bericht
Report
2023 Export Potentials of Green Hydrogen - Methodology for a Techno-Economic Assessment. Version 02/June 2023
Pieton, Natalia; Abdel-Khalek, Hazem; Graf, Marieke Emilie Anna; Drechsler, Björn; Lenivova, Veronika; Nolden, Christoph; Bergup, Emily Felicitas; Sinha, Mohammad; Fragoso García, Joshua; Franke, Katja; Kleinschmitt, Christoph; Müller, Viktor Paul; Wietschel, Martin; Holst, Marius; Weise, Friedrich; Voglstätter, Christopher
Bericht
Report
2023 Ukrainian Hydrogen Export Potential: Opportunities and Challenges in the Light of the Ongoing War
Sukurova, Natalia; Wietschel, Martin; Fragoso García, Joshua; Müller, Viktor Paul; Franke, Katja; Kantel, Anne; Graf, Marieke Emilie Anna; Jalbout, Eddy; Pieton, Natalia; Abdel-Khalek, Hazem; Bergup, Emily; Weise, Friedrich
Bericht
Report
2023 Developing the GEO-Techno-Economic Analysis of Hydrogen Ecosystems
Weise, Friedrich; Koch, Barbara; Voglstätter, Christopher; Smolinka, Tom; Hebling, Christopher
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Developing the Geo-Techno-Economic Analysis of Hydrogen Ecosystems
Weise, Friedrich; Koch, Barbara; Voglstätter, Christopher; Smolinka, Tom; Hebling, Christopher
Vortrag
Presentation
2023 Power-to-X Country Analyses. Site-specific, Comparative Analysis for Suitable Power-to-X Pathways and Products in Developing and Emerging Countries
Hank, Christoph; Holst, Marius; Thelen, Connor; Kost, Christoph; Längle, Sven; Schaadt, Achim; Smolinka, Tom
Studie
Study
2023 OffsH2ore - Feasibility Study of a Large-scale Offshore Hydrogen Production Platform
Wunsch, Anna
Vortrag
Presentation
2022 Evaluation of Spatial Clustering Algorithms for Analysis and Division of Hydrogen Ecosystems
Weise, Friedrich
Vortrag
Presentation
2022 Durchführbarkeitsuntersuchung zu Pilotlade- und Tankinfrastruktur für Langstrecken Lkw (VorPiLaTes)
Klingler, Anna-Lena; Mauch, Lars Andreas; Voglstätter, Christopher; Aschbrenner, Stefan; Plötz, Patrick; Holderried, Walter
Bericht
Report
2022 Background paper on sustainable green hydrogen and synthesis products
Thomann, Jana; Marscheider-Weidemann, Frank; Stamm, Andreas; Lorych, Ludger; Hank, Christoph; Weise, Friedrich; Edenhofer, Lucas; Thiel, Zarah
Bericht
Report
2022 Wasserstoffinfrastruktur für die Region Kreis Lippe, Kreis Minden-Lübbecke und Stadt Bielefeld. Feinkonzept
Behrens, Jochen; Gölz, Sebastian; Grimm, Gunter; Jacobs, Johannes; Knetsch, Nikolas; Sokoliuk, Sascha; Weise, Friedrich
Bericht
Report
2022 Hintergrundpapier zu nachhaltigem grünen Wasserstoff und Syntheseprodukten
Thomann, Jana; Marscheider-Weidemann, Frank; Stamm, Andreas; Lorych, Ludger; Hank, Christoph; Weise, Friedrich; Edenhofer, Lucas; Thiel, Zarah
Bericht
Report
2022 Techno-Economic Analysis of 350 BAR LOHC-Supplied Hydrogen Refueling Stations for Heavy Duty Vehicle Fleets
Aschbrenner, Stefan; Eißler, Tobias; Schneider, Marius; Voglstätter, Christopher
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Sugar-to-What? An Environmental Merit Order Curve for Biobased Chemicals and Plastics
Winter, Benedikt Alexander; Meys, Raoul; Sternberg, André; Bardow, André
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Cost Forecast for Low Temperature Electrolysis - Technology Driven Bottom-Up Prognosis for PEM and Alkaline Water Electrolysis Systems
Holst, Marius; Aschbrenner, Stefan; Smolinka, Tom; Voglstätter, Christopher; Grimm, Gunter
Studie
Study
2021 LCA of a Battery Electric Vehicle using Renewable Electricity in the Entire Supply Chain
Sternberg, André; Schaadt, Achim
Aufsatz in Buch
Book Article
2021 Life Cycle Assessment of an Internal Combustion Engine Vehicle using Renewable Electricity for Fuel and Vehicle Production
Sternberg, André; Hank, Christoph; Schaadt, Achim
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Metastudie Wasserstoff - Auswertung von Energiesystemstudien
Wietschel, Martin; Zheng, Lin; Arens, Marlene; Hebling, Christopher; Ranzmeyer, Ombeni; Schaadt, Achim; Hank, Christoph; Sternberg, André; Herkel, Sebastian; Kost, Christoph; Ragwitz, Mario; Herrmann, Ulrike; Pfluger, Benjamin
Studie
Study
2021 Power-to-DME: A Cornerstone Towards a Sustainable Energy System
Gierse, Malte; Essam, Ramy; Ouda, Mohamed; Schaadt, Achim; Sauer, Jörg; Hebling, Christopher
Aufsatz in Buch
Book Article
2020 A Guideline for Life Cycle Assessment of Carbon Capture and Utilization
Müller, L.J.; Kätelhön, A.; Bachmann, M.; Zimmermann, A.; Sternberg, André; Bardow, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Environmental Assessment of OME3-5 Synfuel Production via the Power-to-Liquid Pathway
Hank, Christoph; Lazara, L.; Mantei, Franz Kaspar; Salem, Ouda; White, Robin J.; Smolinka, Tom; Schaadt, Achim; Hebling, Christopher; Henning, Hans-Martin
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2020 Energy Efficiency and Economic Assessment of Imported Energy Carriers Based on Renewable Electricity
Hank, Christoph; Sternberg, André; Köppel, N.; Holst, Marius; Smolinka, Tom; Schaadt, Achim; Hebling, Christopher; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Comparative well-to-wheel life cycle assessment of OME3-5 synfuel production via the power-to-liquid pathway
Hank, Christoph; Lazar, L.; Mantei, Franz Kaspar; Salem, Ouda; White, Robin J.; Smolinka, Tom; Schaadt, Achim; Hebling, Christopher; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Bio-electrochemical conversion of industrial wastewater-COD combined with downstream methanol synthesis
Streeck, J.; Hank, Christoph; Neuner, M.; Gil-Carrera, L.; Kokko, M.; Pauliuk, S.; Schaadt, Achim; Kerzenmacher, S.; White, Robin J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Waste heat utilisation of power to hydrogen plants for local and district heating
Knetsch, Nikolas; Holst, Marius
Vortrag
Presentation
2018 Economics & carbon dioxide avoidance cost of methanol production based on renewable hydrogen and recycled carbon dioxide - power-to-methanol
Hank, Christoph; Gelpke, S.; Schnabl, A.; White, Robin J.; Full, Johannes; Wiebe, N.; Smolinka, Tom; Schaadt, Achim; Henning, Hans-Martin; Hebling, Christopher
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Technische Untersuchung des Abwärmepotentials von Power-to-Gas-Anlagen
Holst, Marius
Vortrag
Presentation
2018 Ecological Assessment of Liquid Energy Carriers. Power-to-Methanol and Oxymethylene Ethers
Hank, Christoph; Lazar, L.; Schaadt, Achim; White, Robin J.
Vortrag
Presentation
2017 The power-to-methanol process chain - a life cycle assessment and CO2 avoidance cost analysis
Hank, Christoph; Hömberg, J.; White, Robin J.; Schaadt, Achim
Vortrag
Presentation
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