Technisch- Wirtschaftliche Betrachtung einer Wasserstoff- Erzeugungs- und Rückverstromungsanlage mit Speicher im Rahmen fluktuierender Strompreise

Abstract

Der im Rahmen der Energiewende essenzielle Ausbau Erneuerbarer Energien setzt eine deutliche Steigerung der Flexibilität des Stromnetzes voraus, um Versorgungssicherheit und Systemstabilität langfristig gewährleisten zu können. Eine mögliche Lösung bildet die Erzeugung von Wasserstoff per Elektrolyse zu Zeiten mit hohem Anteil an EE- Strom bzw. geringen Börsenstrompreisen, einer Speicherung dieses Wasserstoffes in Kavernen und einer Rückverstromung zu Zeiten mit möglichst niedrigem Angebot an EE bzw. erhöhten Börsenstrompreisen. Die vorliegende Arbeit untersucht, wie dieser Ansatz im Rahmen der ansteigenden Strompreisvolatilität wirtschaftlich gestaltet werden kann und welche Rolle dieser im zukünftigen Energiesystem einnimmt. Die betrachteten Parameter der Wirtschaftlichkeitsanalyse umfassen die Wahl und Dimensionierung der Komponenten, die Anzahl der Betriebsstunden und die Relation von elektrischem Energieinput zu elektrischem Ener-gieoutput. Eine Variation der gesetzten Parameter wird anhand der Betrachtung und Auswertung verschiedener Szenarien untersucht. Unter den angenommenen Rahmenbedingungen wird in der Analyse durch hohe Sys-temverluste und fixe Kosten ausschließlich Verlust erzielt. Das Hauptoptimierungspotenzial liegt in der Verringerung der Fixkosten, der Steigerung geringer Strompreisstunden sowie der Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades. Durch Kombination mehrerer Optimierungsmaßnahmen kann für das Investitionsjahr 2040 ein Gewinn generiert wer-den. Da eine deutliche Erhöhung der optimalen Betriebsstundenanzahl sich als schwer umsetzbar darstellt, ist das vorgestellte strommarktbasierte Modell vorrangig zur An-wendung in Dunkelflauten attraktiv. Durch die Möglichkeit der langfristigen Speicherung von Strom kann das System einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Versorgungssicherheit mit geringem Anteil fossiler Kraftwerke leisten