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

Globale Wasserstoff- und Power-to-X Lieferketten umfassen die Produktion, Umwandlung, Speicherung und den Transport auf internationaler Ebene. Effiziente, nachhaltige und kostengünstige Lieferketten sind essenziell 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 zu nationalen Übergabepunkten wie z.B. Häfen. Daran lässt sich eine Analyse regionaler Wasserstoff- und PtX-Lieferketten zu den Endabnehmern anschließen. 

Wir führen eine ganzheitliche Simulation und Optimierung globaler Wasserstoff- und PtX-Lieferketten aus technologischer, ökonomischer und ökologischer Sicht durch. Hierfür setzen wir auf eine validierte Methodik, die regionale und landesweite Potenziale für Erneuerbare Energien (EE) und Wasserstoff kartenbasiert aufzeigt. Eine verfahrenstechnische Optimierung und Auslegung von Syntheseprozessen kann dabei in AspenPlus erfolgen, was mit einer validierten Methodik für die Kostenschätzung von Syntheseanlagen einhergeht. Auf Basis dessen berechnen wir für vielversprechende EE-Standorte und großskalige PtX-Hubs die entsprechenden Erzeugungskosten.

Neben strombasierten PtX-Routen entwickeln wir hybride Konzepte mittels Biomass-to-X-Konzepten (BtX), die Biomasse-Reststoffe mit Power-to-X-Technologien kombinieren, um Herstellungskosten zu senken und Ressourcen effizienter zu nutzen.

Unter Berücksichtigung von Umwandlung, (Zwischen-) Speicherung und Transport ermitteln wir ferner die entsprechenden Bereitstellungskosten am Importort. 

Unsere Leistungen umfassen:

• Identifikation und Klassifizierung des Erzeugungspotenzials für Erneuerbare Energien und grünen Wasserstoff sowie dessen Derivate in ausgewählten Regionen oder ganzen Ländern
• Standortbezogene-Analysen-der-Produktions-und-Transportkosten
• Zeitaufgelöste Modellierung und dynamische Simulation lokaler bis globaler PtX-Lieferketten mit der eigenen Software »H₂ProSim
• Infrastrukturanalysen und Identifikation geeigneter Standorte für großskalige Wasserstoff- und PtX-Hubs und vielversprechender Transporttechnologien
• Integration biogener Reststoffe in BtX- und Power-and-Biomass-to-X-Prozesse (PBtX) zur Bereitstellung zusätzlicher Synthesegas- oder CO₂-Quellen für PtX-Routen, inklusive der Bewertung von Reststoff-Verfügbarkeit, Kosten und Umweltwirkungen
• Identifikation optimaler Standorte und Quantifizierung des Erzeugungspotenzials für Direct-Air-Capture-Technologien (DAC) für bestimmte Regionen oder ganze Länder, inklusive Betrachtung ausgewählter Wertschöpfungsketten zur CO2-Nutzung (Carbon Capture and Utilization, CCU) und -Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS)

Ihr Nutzen:
 

• Wirtschaftlich und nachhaltig: Sie können verschiedene PtX-Produktionsstandorte, -Transportarten und -Produkte hinsichtlich Kosten und Nachhaltigkeit vergleichen und die für Sie optimale Wertschöpfungskette identifizieren.
• Passgenau: Sie haben die Möglichkeit, verschiedene CO₂-Abscheidetechnologien (DAC, CCS) einschließlich der notwendigen Logistik hinsichtlich Kosten und Nachhaltigkeit zu vergleichen und optimale Standorte für unterschiedliche CO₂-Wertschöpfungsketten, von der erneuerbaren Stromerzeugung bis zur CO₂-Nutzung oder -Speicherung, auszuwählen.
• Entscheidungsstark: Unsere Analysen liefern umfangreiche Ergebnisdatensätze, die Projektentwickler, Investoren, Versicherer sowie politische Entscheidungsträger in ihrer Entscheidungsfindung unterstützen und für weitere Projektentwicklungen genutzt werden.
• Neutral: Als unabhängiges Forschungsinstitut sind wir ein neutraler Sparringspartner für Ihre Projekte.

Auf der Grundlage einer eigens entwickelten GIS-basierten Methodik (geografische Informationssysteme) analysieren wir ausgewählte Regionen oder Länder, um vielversprechende Standorte für großflächige Erneuerbare Energie (EE)-Parks und zukünftige PtX-Hubs zu identifizieren, zu klassifizieren und zu clustern. In einem ersten Schritt berücksichtigen wir hierfür zahlreiche Eignungskriterien wie Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeiten und -höffigkeit sowie weitere technische, sozioökonomische 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, einschließlich bestehender und potenzieller CO₂‑Quellen, ‑Senken und Transportinfrastrukturen. Neben erneuerbaren Stromerzeugungspotenzialen können optional auch Verfügbarkeit und Qualität biogener Reststoffe für BtX‑Konzepte berücksichtigt werden, um kombinierte Strom‑ und Biomasse‑basierte Wertschöpfungsketten vorzubereiten.

Zur Analyse von Wasserstofferzeugungs- und -bereitstellungspfaden nutzen wir unseren über viele Jahre 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 Power-to-X-Synthese 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.

Bei Bedarf erweitern wir die Analysen um BtX‑ und Power‑and‑Biomass‑to‑X‑Routen, bei denen biogene Reststoffe in Synthesegas oder biogenes CO₂ umgewandelt und mit grünem Wasserstoff zu flüssigen oder gasförmigen Energieträgern weiterverarbeitet werden.