CO2-Preissignale effektiver als H2-Förderung

H2-fähige Gaskraftwerke können die Transformation des deutschen Stromsystems kosteneffizient unterstützen, indem sie Flexibilität bereitstellen und den Ausbaubedarf anderer Technologien reduzieren, bleiben jedoch langfristig auf politische Rahmenbedingungen angewiesen. Zu diesem Ergebnis kommt eine im Magazin „Applied Energy“ veröffentlichte Studie mit dem Titel „Hydrogen-ready power plants: Optimizing pathways to a decarbonized energy system in Germany“.

Die Studie untersuchte auf Basis eines Kapazitätserweiterungsmodells verschiedene Transformationspfade für das deutsche Stromsystem. Im Fokus standen H2-Ready-Gas-und-Dampf-Kraftwerke (GuD), die zunächst mit Erdgas betrieben und bis spätestens 2040 auf grünen Wasserstoff umgestellt werden sollen. Ziel der Studie war es, deren Einfluss auf Kosten, Emissionen und Infrastrukturbedarf zu quantifizieren. 

Ein zentrales Ergebnis ist der systemische Flexibilitätsbeitrag dieser Anlagen. H2-Ready-Kraftwerke können die Abregelung erneuerbarer Energien um mehr als 35 Prozent reduzieren. Gleichzeitig senken sie den Bedarf an zusätzlichen erneuerbaren Erzeugungskapazitäten sowie an Flexibilitätsoptionen wie Speichern oder alternativen regelbaren Kraftwerken. Dadurch verringern sich die Gesamtsystemkosten im Vergleich zu Szenarien ohne entsprechende Kraftwerksoption. 

Die Studie zeigt zudem, dass H2-Ready-Anlagen Investitionsentscheidungen im Stromsystem deutlich beeinflussen. Ihr Einsatz verschiebt den optimalen Technologiemix, da sie Lastspitzen und Dunkelflauten abdecken können. Ohne diese Option wären höhere Investitionen in kurzfristige Speicher und zusätzliche erneuerbare Kapazitäten erforderlich, um Versorgungssicherheit zu gewährleisten. 

Hoher Einfluss von CO2-Preissignalen

Gleichzeitig relativiert die Analyse aber die Rolle von Wasserstoff im Kraftwerksbetrieb. Aufgrund der geringen Verfügbarkeit kann der wirtschaftliche Einsatz von Wasserstoff erst in späteren Phasen der Dekarbonisierung oder unter spezifischen Förderbedingungen erfolgen. In den modellierten Szenarien verbleiben daher fossile Brennstoffe über einen längeren Zeitraum im System. H2-Ready-Kraftwerke fungieren damit primär als Übergangstechnologie mit optionalem Brennstoffwechsel, nicht als kurzfristiger Ersatz für fossile Erzeugung. 

Ein weiterer Schwerpunkt der Studie liegt auf der Bewertung politischer Instrumente. Die Ergebnisse zeigen, dass CO2-Preissignale einen stärkeren Einfluss auf eine kosteneffiziente Transformation haben als direkte Fördermaßnahmen für Wasserstoff. Während Förderprogramme den Markthochlauf von Wasserstoff unterstützen können, führen sie im Modell teilweise zu höheren Gesamtkosten. Dagegen setzen steigende CO2-Preise gezieltere Anreize für emissionsarme Technologien und beschleunigen den Brennstoffwechsel. 

Insgesamt kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass H2-Ready-Gaskraftwerke eine wichtige Rolle in einem von erneuerbaren Energien dominierten Stromsystem einnehmen können, insbesondere zur Absicherung der Versorgung und zur Reduktion von Systemkosten. Ihre Klimawirkung hängt jedoch maßgeblich von der Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff sowie von der Ausgestaltung energiepolitischer Rahmenbedingungen ab.

Die Studie „Hydrogen-ready power plants: Optimizing pathways to a decarbonized energy system in Germany“ ist in der wissenschaftlichen Datenbank Science Direct abrufbar.