Lunch-Break Mediathek

Dr. Qian Xun is a researcher in the Center of Electronic Energy Systems at Fraunhofer Institute for Silicon Technology ISIT cooperated with Kiel University. She received her Ph.D. degree from Chalmers University of Technology in Sweden, Apr. 2022. Her research interests include fuel cell-based powertrains for automotive and shipping applications, hydrogen-based energy storage systems for microgrid applications. She is going to give a talk on Optimal Sizing and Energy Management of Energy Storage Systems for Microgrid Applications. The talk presents power architectures to integrate renewable energy resources and energy storage systems in microgrids for data center and residential community applications. An optimization framework is formulated to determine the optimal sizing and energy management. Due to the high efficiency of the battery, it is preferred to serve as the short-term energy buffer, while the high energy density of the hydrogen technology, it is preferred to serve as seasonal energy buffer to achieve the self-sufficiency.

Grüner Wasserstoff kann dank seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten nicht nur eine wichtige Rolle im Energiesystem der Zukunft spielen, sondern auch die Grundlage für neue wertschöpfungsintensive Lieferketten darstellen. Der norddeutsche Raum ist hierfür als Standort besonders prädestiniert. Zentrale Voraussetzung für die Ausschöpfung der Potenziale ist die Existenz eines ausreichenden Bestandes an passgenau qualifizierten Arbeitskräften. Das definiert auch neue Aufgaben für die Arbeitsmarktforschung: Qualifikationsanforderungen müssen identifiziert und Politikoptionen zur Förderung des regionalen Arbeitsangebotes entworfen werden.

André Wolf leitet den Fachbereich Technologische Innovation, Infrastruktur und industrielle Entwicklung am Centrum für Europäische Politik (cep) in Berlin. Er beschäftigt sich in jüngster Zeit schwerpunktmäßig mit den regulatorischen Rahmenbedingungen für den Aufbau einer europäischen Wasserstoffwirtschaft, einschließlich den Implikationen für Regional- und Arbeitsmarktpolitik.

Die Lunch-Break möchte er dazu nutzen, um die Ergebnisse eines jüngsten Arbeitspapiers von Nils Zander und ihm zur Bewertung der Arbeitsmarktpotenziale Norddeutschlands für eine zukünftige Wasserstoffwirtschaft vorzustellen, das im Rahmen des BMWK-geförderten Verbundprojekts Norddeutsches Reallabor (NRL) entstanden ist.

Die verstärkte Nutzung von Wasserstoff bzw. Power-to-X-(PtX)Technologien wird als vielversprechender Baustein für eine nachhaltige Transformation des Energiesystems angesehen. Neben technologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen ist dabei die gesellschaftliche Akzeptanz von sowohl den eingesetzten PtX-Technologien als auch den resultierenden PtX-basierten Produkten ein wesentlicher Erfolgsfaktor für den weiteren Aufbau einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft.

Irina Rau forscht als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Arbeitsfeld Umweltpsychologie der IZES gGmbH zu Beteiligungsprozessen im Kontext des Ausbaus erneuerbarer Energieinfrastrukturen. Dabei stehen insbesondere die Analyse von Akteursperspektiven und Fragen der Gerechtigkeit im Zentrum der Untersuchungen.

Jan Hildebrand leitet das Arbeitsfeld Umweltpsychologie der IZES gGmbH. Zu seinen Forschungsschwerpunkten zählen die Akzeptanz von erneuerbaren Energietechnologien, Konflikte im Energiesektor sowie Beteiligungsprozesse und deren psychologische Dimensionen.

Gemeinsam bearbeiten sie derzeit Forschungsfragen zur öffentlichen Akzeptanz von SynFuels im Projekt BEniVer und zu H2/PtX-Technologien im Rahmen der Leitprojekte Kopernikus P2X und TransHyDE-Sys.

Ihre Lunch-Break möchten Irina Rau und Jan Hildebrand dazu nutzen, das Thema „Gesellschaftliche Perspektiven auf den Wasserstoffhochlauf – Akzeptanzfaktoren & Beteiligungspotentiale“ vorzustellen. Dabei soll es insbesondere um Akzeptanzfaktoren und Kriterien eines gesellschaftlich akzeptablen Wasserstoffhochlaufs gehen. Außerdem werden die beiden Forschenden einen Einblick in ihre aktuellen Projekte „Kopernikus P2X“ und „TransHyde“ geben.

In einer Lunch-Break wird Christoph Kisker ein Update zum Delegierten Rechtsakt der Europäischen Kommission zu den Anforderungen an den Strombezug bei der Erzeugung von grünem Wasserstoff geben. Zunächst werden die Inhalte des Delegierten Rechtsakts vorgestellt und anschließend diskutiert, welche Auswirkungen die Vorgaben auf den Markthochlauf von grünem Wasserstoff in Schleswig-Holstein haben könnten.

Kisker ist Leiter der Gruppe Energiewenderecht am Institut für die Transformation des Energiesystems an der FH Westküste. Im Rahmen des vom BMWK geförderten Reallabors Westküste100 beschäftigt er sich mit den regulatorischen Rahmenbedingungen der Wasserstoffwirtschaft. Mit seiner Lunch-Break wird Kisker inhaltlich an seine vergangene Lunch-Break (05) zum ersten Entwurf des Delegierten Rechtsakts sowie an die Lunch-Break (04) von Prof. Dr. Christian Buchmüller zu den regulatorischen Grundlagen einer Wasserstoffwirtschaft anknüpfen

Die Dekarbonisierung der Luftfahrt ist eine der anspruchsvollsten Aufgaben der Energiewende. Grüner Wasserstoff stellt eine vielversprechende Option dar, um den Flugverkehr langfristig nachhaltiger zu gestalten. Neben dem großen Potential gibt es allerdings auch zahlreiche Herausforderungen für den Einsatz von Wasserstoff im Flugzeug.

Julian Hölzen forscht am Institut für Elektrische Energiesysteme der Uni Hannover zu den Potentialen und Herausforderungen von grünem Wasserstoff in der Luftfahrt. Er beschäftigt sich dabei insbesondere mit den Bereitstellungskosten von Wasserstoff und den generellen Anforderungen an die Infrastruktur einer wasserstoffbetriebenen Luftfahrt.

Tobias Müller arbeitet am Institut für Umweltökonomik und Welthandel der Uni Hannover. Im Mittelpunkt seiner Arbeit steht die volkswirtschaftliche Betrachtung einer wasserstoffbasierten Luftfahrt. Dabei beschäftigt er sich auch mit politischen Instrumenten, die einen Einsatz von Wasserstoff in der Luftfahrt ökonomisch sinnvoll machen können.

Ihre Lunch-Break möchten Julian Hölzen und Tobias Müller dazu nutzen, das Thema „Wasserstoff in der Luftfahrt“ vorzustellen. Dabei soll es insbesondere um Chancen und Herausforderungen einer wasserstoffbasierten Luftfahrt gehen. Außerdem werden die beiden Forschenden einen Einblick in ihre aktuellen Projekte „Hydrogen Supply Networks‘ Evolution for Air Transport (HyNEAT)“ und „Hydrogen in sustainable aviation: macroeconomic impacts and state intervention“ geben.

Prof. Dr. Corinna Schrum ist Leiterin des Instituts für Küstensysteme – Analyse und Modellierung am Helmholtz-Zentrum hereon in Geesthacht. Frau Schrum ist gelernte Ozeanografin und lehrt unter anderem am Institut für Meereskunde der Universität Hamburg. Zuvor lehrte Sie für 10 Jahre am Geophysikalischen Institut der Universität Bergen. In ihrer Forschung befasst sich Frau Schrum unter anderem mit den Umweltauswirkungen unserer voranschreitenden Energiewende auf die Meeresumwelt. Mit dem hereon ist sie an mehreren H2Mare Wasserstoff-Leitprojekt des Bundes als Forschungspartnerin beteiligt. H2Mare befasst sich mit der Erzeugung von grünem Wasserstoff auf hoher See. Das hereon wurde zu diesen Wasserstoffprojekten hinzugezogen, um die Umweltverträglichkeit der Vorhaben zu begutachten.

Ihre Lunch-Break möchte sie daher dazu nutzen einen Einblick in die grüne Wasserstoffproduktion auf hoher See zu geben und zu beschreiben, welche Auswirkungen der Ausbau von Windenergie und darin integrierte offshore-Elektrolyse auf die Meeresumwelt haben könnten.

Jorgen Depken ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Maritime Energiesysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. In seiner Forschung beschäftigt er sich umfassend mit den Sicherheitsanforderungen, die der maritime Einsatz an die Energiesysteme stellt. Einen Schwerpunkt bilden dabei die Tanks an Bord, sowie die Bunkeranlagen zur Versorgung der Schiffe mit erneuerbaren Kraftstoffen. Die Lunch-Break möchte Herr Depken dazu nutzen, um zunächst einen kurzen Überblick zu den aktuellen und zukünftigen Treibstoffen in der Schifffahrt zu geben. Im Anschluss wird er mögliche Bevorratungstechnologien an Bord vorstellen. Abschließend werden die besonderen Belastungen, die ein Einsatz auf Schiffen auf die Speichersysteme ausübt, vorgestellt.

Maike Schmidt ist Leiterin des Fachgebiets Systemanalyse des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg. In ihrer Forschung beschäftigt sie sich umfassend mit Markt- und Potenzialanalysen für erneuerbare Energien, Speicher- und Wasserstofftechnologien, der Analyse und Entwicklung von Energieszenarien und Marktimplementierungsstrategien, dem Design und der Evaluation von Förderinstrumenten und Politikberatung. Im Kontext Wasserstoff und strombasierte Kraftstoffe war sie u.a. Teilnehmerin der „Fact-Finding-Mission“/Delegationsreise zum Thema Wasserstoff von Acatech und BDI nach Australien im September 2019, arbeitet im Projekt HySupply (Deutsch-Australische Kooperation) mit, analysierte im Rahmen der AG Wasserstoffwirtschaft 2030 der acatech mögliche Transportoptionen für Wasserstoff.

Die Angewandten Geowissenschaften an der CAU Kiel werden im Wesentlichen durch die Arbeitsgruppen Aquatische Geochemie und Hydrogeologie (Prof. Dr. A. Dahmke), Geohydromodellierung (Prof. Dr. S. Bauer) und Geomechanik und Geotechnik (Prof. Dr. F. Wuttke) vertreten. Das Themenspektrum umfasst dabei u.a. die Wärme- und Kältespeicherung sowie die Speicherung von Gasen im geologischen Untergrund, das Verhalten von und Sanierungsverfahren für industrielle Altlasten, Grundwasserqualität, sowie geotechnische Fragestellungen. Das eingesetzte Instrumentarium reicht von unterschiedlich komplexen Laborversuchen bis zu Untersuchungen an einem Testfeld in Wittstock im technischen Maßstab und wird durch die Entwicklung und Anwendung numerischer Simulationsmodelle getragen.

Das Kompetenzzentrum Geo-Energie (KGE) baut auf mehr als fünfzehn Jahren Erfahrung der Angewandten Geowissenschaften an der CAU Kiel im Bereich der Nutzung des geologischen Untergrundes auf. Im KGE werden diese Erfahrungen mit dem übergeordneten Ziel gebündelt, zum Gelingen der Energie- und insbesondere Wärmewende beizutragen und auf dem Stand der Wissenschaft aufbauend unternehmerische Wertschöpfungspotenziale erschließbar zu machen. Dafür werden Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit und für Wirtschaftsunternehmen initiiert und umgesetzt. Damit sollen Erkenntnisse und Methoden aus der Wissenschaft zu den Themenfeldern

• Untertägige Energie- und Massenspeicher im Kontext der Energie- und Wärmewende,
• Bewirtschaftung und Digitalisierung des geologischen Untergrunds sowie
• Klimaadaptionsmaßnahmen in urbanen Bereichen und Küstenzonen

in die Praxis umgesetzt werden. Das Kompetenzzentrum Geo-Energie unterstützt dabei durch experimentelle Untersuchungen sowie numerische Simulationen zu Betrieb und Auswirkungen von untertägigen Energie- und Wärmespeichern, durch Potentialanalysen und Ermittlung von Einsatzmöglichkeiten sowie durch die Umsetzung und Begleitung von Demonstrationsanlagen.

Lucas Sens ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter an dem Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft der Technischen Universität Hamburg (TUHH). In seiner Forschung beschäftigt er sich mit der Well-to-Tank Bewertung von Wasserstoffbereitstellungsketten, ausgehend von der optimierten Produktion auf Basis von erneuerbaren Energien bis hin zur Bereitstellung beim Endnutzer. Da in Zukunft eine großskalige Wasserstoffproduktion notwendig ist, möchte Herr Sens die Lunch-Break dazu nutzen die zu erwartenden Kosten und Systemkonfigurationen einer optimierten Wasserstoffproduktion im europäischen Einzugsgebiet aufzuzeigen.

Spannende Erkenntnis: „Wenn wir in Deutschland Salzkavernen nutzen, ist die (grüne) Wasserstoffbereitstellung in Deutschland aus Europa sogar kostengünstiger als aus der MENA-Region

u.a. wurde herausgefunden, dass die Bereitstellungskosten für grünen Wasserstoff aus Europa nach Deutschland güsntiger

Prof. Dr.-Ing. Sebastian Timmerberg ist Professor für Umweltverfahrenstechnik an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg). In seiner Forschung beschäftigt er sich mit CO2-armen Kraftstoffen für den Verkehr, die über PtX-Verfahren gewonnen werden. Da wir Deutschland in Zukunft trotz eigener Wasserstofferzeugung weiterhin auf Energieimporte angewiesen sein werden, möchte Herr Timmerberg die Lunch-Break dazu nutzen, um verschiedene Möglichkeiten des Wasserstofftransports aus technischer, ökologischer und ökonomischer Sicht zu vergleichen.

In einer spontan angesetzten Lunch-Break wird Christoph Kisker ein Update zum kürzlich veröffentlichten Delegierten Rechtsakt (DA) zur Definition und Zertifizierung von grünem Wasserstoff liefern. Zunächst werden die vorgeschlagenen Änderungen der EU-Kommission vorgestellt und anschließend diskutiert, welche Auswirkungen diese Neuerungen auf den Markthochlauf von grünem Wasserstoff in Schleswig-Holstein haben können.

Kisker arbeitet gemeinsam mit Prof. Dr. Christian Buchmüller am Institut für die Transformation des Energiesystems in der Arbeitsgruppe für Energiewenderecht an der FH Westküste. Seine Lunch-Break wird Kisker inhaltlich auf der vergangenen Lunch-Break über die regulatorischen Grundlagen zur Erzeugung, Transport und Anwendung von grünem Wasserstoff aufbauen.

Prof. Dr. Christian Buchmüller ist Stellvertretender Wissenschaftlicher Leiter des Instituts für die Transformation des Energiesystems an der FH Westküste. In seiner Forschung beschäftigt er sich umfassend mit Fragen des Energiewenderechts, unter anderem im Bereich der Sektorenkopplung. Einen Schwerpunkt bilden seit einigen Jahren die regulatorischen Rahmenbedingungen einer Wasserstoffwirtschaft. Die Lunch-Break möchte Buchmüller dazu nutzen, um zunächst einen kurzen Überblick zu den Regelungen zur Erzeugung, zum Transport sowie zur Vermarktung von grünem Wasserstoff zu geben. Im Anschluss an die rechtlichen Grundlagen wird zudem ein Update über die jüngsten Veränderungen bzw. bevorstehenden Veränderungen des Gesetzesrahmens vorgestellt und welche Auswirkungen die Neuerungen auf den Markthochlauf von grünem Wasserstoff in Schleswig-Holstein haben können.

Dr. Falko Ueckerdt ist Mitautor beim Kopernikus-Projekt Ariadne, welches im Bereich der Wasserstoffforschung national für viel Aufmerksamkeit gesorgt hat. Ausgangspunkt der Analyse ist die Fragestellung, wie eine effiziente, klimaneutrale Zukunft für Deutschland aussehen kann. Es wird verdeutlicht weshalb erneuerbarer Energiequellen als Dreh- und Angelpunkt dieser Transformation angesehen werden können und welche Rolle die Energieträger Strom, Wasserstoff und E-Fuels dabei spielen. Als Ergebnis dieser Analyse werden die zukünftigen Energiebedarfe in verschiedenen möglichen Zukunftsszenarien vorgestellt. Die Lunch-Break möchte Ueckerdt dazu nutzen, um aufbauend auf diesen Energiebedarfen der Zukunft einen Ausblick auf die Entwicklung der Wasserstoffimporte zu geben.

Prof. Dr. Maximilian Schüler ist Professor im Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften der Technischen Hochschule Lübeck und Experte für Ökobilanzierung.

Die Ökobilanz (engl. LCA – Life Cycle Assessment) ist eine systematische Analyse der Umweltwirkungen von Produkten, Verfahren oder Dienstleistungen entlang des gesamten Lebenswegs. Bei der Umstellung auf klimaneutrale Energiequellen ermöglicht dieser Ansatz den Vergleich verschiedener Optionen.

Da die zukünftigen Anwendungsfelder von grünem Wasserstoff von der Industrie über die Mobilität bis in die privaten Haushalte sehr vielseitig sind, vereinfachen Ökobilanzen die Suche nach einer effizienten klimaneutralen Lösung. Der Fokus sollte hierbei besonders auf die Bereiche gelegt werden, in denen die Direktnutzung von grünem Strom bereits einen Großteil der CO2-Emmisionen einsparen könnte und die zusätzliche Umwandlung des Stroms per Wasserelektrolyse in grünen Wasserstoff zu verzichtbaren Energieverlusten führen würde.

Die Lunch-Break möchte Schüler daher dazu nutzen, einen Einblick in die Bereiche Verkehr, Industrie und Landwirtschaft zu liefern.

Prof. Dr. Andreas Luczak ist Professor am Institut für Physik und Allgemeine Elektrotechnik der Fachhochschule Kiel. Mit seiner Studie „Zukünftige Erzeugung und Nutzung von grünem Wasserstoff in Schleswig-Holstein: Abschätzung der CO2-Vermeidungskosten“ beteiligt sich Luczak als Experte für Energiewendethemen am gesellschaftlichen Diskurs über den nachhaltigen Markthochlauf und die zukünftigen Anwendungsgebiete von grünem Wasserstoff.

Um die Gesamtkosten der Energiewende zu minimieren, sollte jede fossile Anwendung möglichst mit der günstigsten Technologie dekarbonisiert werden. Weiterhin sollten zunächst die günstigen und dann die teuren Anwendungen dekarbonisiert werden, damit mit den verfügbaren finanziellen Mitteln möglichst schnell möglichst viele Emissionen verringert werden. Wie „günstig“ eine Technologie ist, lässt sich anhand der Vermeidungskosten quantifizieren. Diese ergeben sich aus den Mehrkosten gegenüber der fossilen Anwendung geteilt durch die erzielte CO2-Einsparung.

Die Vermeidungskosten beim Einsatz von grünem Wasserstoff entscheiden also darüber, für welche Anwendungen dessen Einsatz grundsätzlich sinnvoll ist und wie die optimale Hochlaufkurve der Wasserstofferzeugung aussieht.

Die im Rahmen dieser Studie bestimmten Vermeidungskosten beim Einsatz von grünem Wasserstoff liegen mit deutlich mehr als 100 Euro je Tonne ähnlich hoch wie in anderen Studien abgeschätzt. Bis etwa 2035 sind die Vermeidungskosten alternativer Klimaschutzmaßnahmen deutlich geringer.

Für einen früheren Einsatz von grünem Wasserstoff gibt es über den Klimaschutz hinausgehende Argumente, welche allerdings einzeln kritisch hinterfragt werden sollten. Staatliche Fördermaßnahmen im Bereich des grünen Wasserstoffs sollten stärker auf Kosteneffizienz hin überprüft und deren Priorisierung im Vergleich zu alternativ möglichen Klimaschutzmaßnahmen plausibilisiert werden.