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Grüne Energie durch Brennstoffzellen

[10.08.2017]

Foto: alotofpeople - fotolia.com
eMobility wird momentan als wichtige Schlüsseltechnologie zur Reduzierung der Treibhausemissionen gehandelt. Ansatzpunkte zur Vermeidung schädlicher Umwelteingriffe müssen jedoch auch für stationäre Energieversorgungssysteme gefunden werden. Die Brennstoffzellentechnologie hat das Potenzial, nachhaltige Ressourcennutzung zu ermöglichen. In einer aktuellen Studie wendet sich die TU München in Kooperation mit Technologieexperten dem Marktpotenzial und den Herausforderungen zu.

Das Energiekonzept der Bundesregierung beschreibt den Weg in das Zeitalter der erneuerbaren Energien für einen Zeithorizont bis 2050. Es verfolgt das Ziel den Primärenergieverbrauch in der Zeit von 2008 bis 2020 um mindestens 20 % und bis 2050 um 50 % zu reduzieren. Außerdem wird eine signifikante Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien an der Energieversorgung auf 80 % im Jahre 2050 angestrebt. Zur Realisierung dieser anspruchsvollen Zielsetzung ist eine konsequente Weiterentwicklung der thermischen und elektrischen Energieversorgung privater Haushalte unabdingbar. In diesem Kontext stellt Brennstoffzellentechnologie eine besonders ressourceneffiziente und umweltschonende Möglichkeit der Energiewandlung dar, die gegenüber den heute etablierten Wettbewerbstechnologien zahlreiche Vorteile bietet. Unter den vielen potenziellen Anwendungsfeldern bietet sich der Markt der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) für eine Markterschließung der Brennstoffzellensysteme besonders an, da sich durch die kombinierte Nutzung der elektrischen und thermischen Energie Wirkungsgrade von über 95 % realisieren lassen. Die Bundesregierung fördert daher gezielt die Entwicklung und Installation von dezentralen, erdgasbetriebenen, stationären Brennstoffzellensystemen mit dem Ziel, bis 2020 mehrere zehntausend Systeme im Einsatz zu haben. Im deutschen und europäischen Energiemarkt gilt die Brennstoffzellentechnologie bis auf wenige Pilotprojekte heute jedoch als noch weitestgehend unbekannt. Es gilt daher, die komplexen Wirkzusammenhänge, die zwischen Absatzmarkt, Unternehmensstrategie, Technologieentwicklung und Netzwerkorganisation bestehen ganzheitlich zu erfassen und holistische Handlungsstrategien abzuleiten, die als Wegweiser für die zentralen Akteure am Energiemarkt dienen, um eine steile Anlaufkurve in der Markterschließung zu gewährleisten.


Zu diesem Zweck wurde im Forschungsprojekt „EcoFC“ des Forschungsinstituts Unternehmensführung, Logistik und Produktion der Technischen Universität München und dem Zentrum für Brennstoffzellentechnik (ZBT) in Duisburg ein Ordnungsrahmen zur ganzheitlichen Wirtschaftlichkeitsbewertung der Brennstoffzellentechnologie im spezifischen Marktumfeld der KWK erarbeitet. Durch den Ordnungsrahmen wird es möglich eine umfassende Vergleichbarkeit aller bereits am Markt etablierten sowie potenziell etablierbaren Technologien der Strom- und Wärmeerzeugung zu erzielen. Im Bereich der Wärmeenergie sind fossilbrennstoffbasierte Systeme, wie die Ölheizung, Brennwertthermen und Fernwärme sowie erneuerbare Systeme wie Sonnenkollektoren, als zentrale Wettbewerbstechnologien zu nennen. Im Bereich der elektrischen Energiegewinnung stehen neben dem zentral erzeugten Netzstrom auch Generatoren und Blockheizkraftwerke als Substitutionstechnologien im Wettbewerb. Derzeit liefert lediglich das Blockheizkraftwerk, ähnlich wie die Brennstoffzelle, sowohl Elektrizität als auch Wärme und weist somit die beste Vergleichbarkeitsbasis auf. Das Zielsystem greift diese Wettbewerbstechnologien auf und ermöglicht einen quantitativen sowie qualitativen Technologievergleich in den vier zentralen Handlungsfeldern „Absatzmarkt“, „Unternehmen“, „Technologie“ sowie „Netzwerk“ an. Für die praktische Anwendung wurde ein IT-Tool und ein Handbuch zum IT-Tool erarbeitet, das eine konkrete Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Brennstoffzellentechnologie gegenüber den Wettbewerbstechnologien ermöglicht und die Berechnungslogik des Tools erklärt. Eine Sensitivitätsanalysefunktion ermöglicht es, die Wirkungen unterschiedlicher Entwicklungen in den vier Dimensionen auf den LCOE zu simulieren und konkrete Handlungsempfehlungen abzuleiten. Somit werden sämtliche Perspektiven im Rahmen der Kennzahl LCOE mit anderen Strom- und Wärmetechniken simultan verglichen. Dies schafft erstmals die nötige Transparenz über die Problemstellungen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Brennstoffzellentechnik und bildet die Grundlage für die Auswahl konkreter Maßnahmen, um mit der Brennstoffzellentechnik wettbewerbsfähig zu werden.

Den Schlussbericht können Sie hier herunterladen.

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