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

Die Verarbeitung räumlicher Daten ist ein wichtiger Baustein für die Bewertung von Wasserstoffinfrastrukturen. Der Umbau von einer fossilen hin zu einer klimaneutralen, wasserstoffbasierten Wirtschaft stellt alle Beteiligten vor vielfältige Herausforderungen. Wir können durch den Einsatz von geografischen Informationssystemen (GIS) und unserer Simulations-Toolbox HYSCOPE sowohl den notwendigen Um- und Neubau von Infrastruktur als auch die gesamte Wertschöpfungskette regionaler Lieferketten abbilden, analysieren und geo-techno-ökonomisch optimieren.  

Unsere Leistungen umfassen:

• Lokale Potenzialanalyse erneuerbarer Energien für die grüne Wasserstoffproduktion und -anwendung
• Geo-techno-ökonomische Analyse: Nichtlineare, dynamische und räumlich aufgelöste Optimierung von Wasserstoff, CO₂- und PtX -Lieferketten für eine simultane und synergetische Versorgung potenzieller Abnehmer
• Standortoptimierung für Elektrolyseure, Wasserstofftankstellen, PtX-Syntheseanlagen und weiterer Infrastruktur für synthetische stoffliche Energieträger
• Berechnung der Lieferkosten zu Abnehmern per Pipeline, Trailer, Zug und Binnenschiff

Ihr Nutzen:

• Sie erhalten eine Darstellung der gesamten Wertschöpfungskette eines ganzheitlichen, auf Wasserstoff basierenden Ökosystems für synthetische Energieträger, was die Basis für Ihre Wasserstoffmodellregion bzw. Wasserstoff- oder PtX-Lieferkette bildet.
• Unsere Analysen geben Ihnen eine datengestützte Entscheidungsgrundlage zur optimalen Platzierung und Skalierung von Elektrolyseuren, und weiterer Anlagen der Wasserstoffwertschöpfungskette in einer Region zur kostengünstigen Versorgung unter Vermeidung zukünftiger „stranded Assets“
• Unsere geo-techno-ökonomische Optimierung einer regionalen Lieferkette liefert Ihnen die optimale Erzeugungs- und Verteilungslösung für einen oder eine Vielzahl von Abnehmern in einer Region
• Sie erlangen Kenntnis über die optimale Transportoption des Wasserstoffs oder PtX-Produktes mittels Trailer, Zug, Schiff und/oder Pipeline bis hin zu potenziellen Abnehmern
• Die Darstellung in Kartenform oder auch in interaktiven Webatlanten hilft, die wissenschaftlichen Erkenntnisse anschaulich zu kommunizieren, und unterstützt Entscheidungsträger.

Durch den Einsatz unterschiedlicher datenbasierter Tools sind wir in der Lage, das Angebot an erneuerbaren Energien räumlich auszuwerten und darzustellen. Wir betrachten die lokal gegebenen Restriktionen und bilden mithilfe von Landschafts- und Geländemodellen mögliche Standorte für Elektrolyseure ab. Durch die Kopplung von Erzeugungszeitreihen können wir so räumlich und zeitlich aufgelöst das gesamte Potenzial innerhalb des Untersuchungsgebiets ermitteln. Ebenso erfassen und kartieren wir das regionale Wasserstoffbedarfspotenzial in Abhängigkeit von Dekarbonisierungsstrategien. Diese Analysen dienen u. a. als Grundlage für die optimierte Platzierung und Skalierung von Wasserstoff-Erzeugungsanlagen und -Infrastruktur.

Forschungsprojekte:

TransHyDE – Transportlösungen für grünen Wasserstoff

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

H2-SO – Wasserstofftechnologien am Südlichen Oberrhein

Auf Basis der regionalen Verteilung von Erzeugungspotenzialen für erneuerbare Energien und Wasserstoff, möglichen Anwendern und weiteren Faktoren wie existierender Infrastruktur optimieren wir in der »geo-techno-ökonomischen Analyse« die räumlich aufgelöste Wasserstoff-Wertschöpfungskette einer Region. Dafür verwenden wir die Modellumgebung HYSCOPE (HYdrogen Supply Chain OPtimization Engine) zur räumlich aufgelösten simulationsbasierten Optimierung. Die Vorsilbe »geo-« der klassischen techno-ökonomischen Analyse verdeutlicht das Potenzial einer simultanen Optimierung von Größe, Standort und Betrieb aller relevanten Anlagen in einer Region. Dabei werden verschiedene Optionen für den Wasserstofftransport auf Basis der lokalen Infrastruktur, wie Gas-, Straßen- und Schienennetz, analysiert. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Transformation der Anwendungen und der Infrastruktur sowie der Integration der analysierten Region in ein übergeordnetes Energiesystem, beispielsweise über den Import von Strom und Wasserstoff.

Forschungsprojekte:

TransHyDE – Transportlösungen für grünen Wasserstoff

HyDrive-OWL – Feinkonzept zum Ausbau der regionalen Wasserstoffinfrastruktur für die Region Kreis Lippe, Kreis Minden-Lübbecke und die Stadt Bielefeld

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

Sowohl die konkrete räumliche Verteilung des Wasserstoffbedarfs und der Erzeugungspotenziale als auch deren Dimensionierung haben erhebliche Auswirkungen auf die Ausgestaltung einer Wasserstoffregion, nicht zuletzt im Hinblick auf die Wasserstoffgestehungskosten. Mit unseren Analysetools sind wir in der Lage, gezielt ein optimiertes Layout für eine spezifische Wasserstoffregion zu ermitteln. Dabei berechnen wir nicht nur das Infrastrukturlayout mit den geringsten Investitionskosten, sondern optimieren auch im Hinblick auf ideale Transportoptionen und -wege (Traileranlieferung), die ideale Dimensionierung von z. B. Elektrolyseuren und/oder Tankstellen oder den Einfluss eines Wasserstoffnetzes. Wir orientieren uns hierbei an den Bedarfsszenarien und den lokalen Gegebenheiten. Dabei können wir optimale Versorgungsstrukturen und ihre Kosten spezifisch für die Modellregion und deren Akteure ermitteln.  

Forschungsprojekte:

TransHyDE – Transportlösungen für grünen Wasserstoff

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