Grüner Wasserstoff durch Elektrolyse Wie sich die deutsche Wasserstoffwirtschaft entwickelt

Im Rahmen des Projekts „H2 D“ analysiert das Fraunhofer ISI die Entwicklung der deutschen Wasserstoffwirtschaft bezogen auf die Elektrolyse-Technologie. Erste Ergebnisse betrachten öffentliche Strategien, Forschungsschwerpunkte, Patente und Marktentwicklungen.

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Das Fraunhofer ISI fasst den Entwicklungsfortschritt der grünen Wasserstoffwirtschaft zusammen und schafft so sukzessive eine technologiezentrierte-Roadmap.
Das Fraunhofer ISI fasst den Entwicklungsfortschritt der grünen Wasserstoffwirtschaft zusammen und schafft so sukzessive eine technologiezentrierte-Roadmap.
(Bild: scharfsinn86 - stock.adobe.com)

Deutschland plant den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft. Um den Prozess dieses Aufbaus nachhaltig und zukunftssicher zu gestalten, werden im Projekt „H2 D – Eine Wasserstoffwirtschaft für Deutschland“ die zentralen Fragestellungen zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in Deutschland wissenschaftlich bearbeitet sowie Pfade zur künftigen Nutzung der Wasserstofftechnologien für Politik und Industrie aufgezeigt. Der Fokus liegt dabei auf der Elektrolyse als zentrale Technologie zur Synthese von grünem Wasserstoff. 25 Fraunhofer-Institute beteiligen unter der Federführung des Fraunhofer ISE an dem Projekt. Das Fraunhofer ISI fasst dabei den Entwicklungsfortschritt der grünen Wasserstoffwirtschaft zusammen und schafft so sukzessive eine technologiezentrierte-Roadmap.

Analyse der öffentlichen Strategien

Die Analyse der Bundesländeraktivitäten lieferte einen Überblick darüber, welche Projekte und Initiativen bereits gestartet sind, welche Potenzial- oder Machbarkeitsstudien durchgeführt wurden und welche Strategien oder Roadmaps zum Aufbau einer (regionalen) Wasserstoffwirtschaft realisiert wurden. Wie das Fraunhofer ISI mitteilt, zeigt die Dokumenten- und Strategieanalyse, dass der Fokus auf der technologischen Weiterentwicklung insbesondere im Hinblick auf Serientauglichkeit und Markthochlauf (z. B. Baden-Württemberg, Nordrhein-Westfalen) sowie Pilotierung und Betrieb (z.B. im Testfeld für elektrische Eigenschaften, Bremen) liegen. Gegenwärtig bestehen umfangreiche Kompetenzen in der Produktion von Elektrolyseuren, beispielsweise in Sachsen, während andere Bundesländer günstige Ansiedlungsbedingungen auf Basis bestehender Infrastrukturen und der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien hervorheben (Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen-Anhalt, Brandenburg).

Analyse der Forschungsschwerpunkte

Analysen der Forschungsnetzwerke zu den verschiedenen Elektrolyse-Technologien geben einen Einblick in die Innovationslandschaft zur Erzeugung von grünem Wasserstoff in Deutschland. Laut Fraunhofer ISI entfallen auf das Netzwerk zu membranbasierten Elektrolysetechniken die größte Anzahl von Projekten und Akteuren. So gewinnen membranbasierte Verfahren (insbesondere die PEM-Elektrolyse) eine immer breitere Marktdurchdringung. Alkalische Elektrolyseure stellen die etablierte Alternative dar und erfordern weniger intensive Grundlagenforschung. Hochtemperatur-Elektrolyseure versprechen vor allem großes Anwendungspotenzial im industriellen Maßstab.

Analyse der Patente

Das zunehmende politische und öffentliche Interesse für eine nachhaltige Energieversorgung steigert die wirtschaftlichen Bedarfe und schlägt sich in mehr Patenten für Technologien zur Herstellung von grünem Wasserstoff nieder. Nach Angaben des Fraunhofer ISI stiegen Patentierungen zur alkalischen Elektrolyse (AEL), die als ausgereifteste unter den drei Technologien gilt, in ähnlichem Maße wie die Entwicklung alternativer Elektrolyseverfahren. Deutschland ist besonders im Bereich der membranbasierten Elektrolyse (PEM/AEM), aber auch bei der Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL) europaweit sowie global im Hinblick auf angemeldete Patente stark aufgestellt.

Analyse der Marktentwicklungen

Eine Meta-Markt-Analyse lieferte zudem erste Erkenntnisse darüber, wie sich der globale Markt für Wasserstoff-Elektrolyseure in den kommenden Jahren entwickeln könnte. Die Vorhersagen, basierend auf zahlreichen Marktstudien, weichen aber zum Teil stark voneinander ab: So schwanken die Wachstumsraten laut Fraunhofer ISI zwischen 6 und 60 Prozent und der weltweite Jahresumsatz könnte im Jahr 2025 zwischen 230 Millionen und 4,2 Milliarden US$ liegen. Grund für die großen Unterschiede soll die hohe Dynamik der Energiewende sein. So hänge die Marktentwicklung in naher Zukunft zunächst noch stark von öffentlichen Mitteln und großen Initiativen ab.

Zum Entwicklungsfortschritt der grünen Wasserstoffwirtschaft

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