Das diesjährige Future Energy Scenarios (FES 2021) Dokument beschreibt vier mögliche Szenarien für die Dekarbonisierung der Energieversorgung bis 2050. In drei dieser Szenarien erreicht das Vereinigte Königreich sein Ziel von Netto-Null-Emissionen bis 2050. Das ist sehr vielversprechend. Allerdings erfordern diese Szenarien komplexe Systemlösungen und/oder bewusste Veränderungen im Lebensstil unserer Gesellschaft.

Vor diesem Hintergrund hier einige unserer wichtigsten Erkenntnisse aus diesen Szenarien:

Wasserstoff

Was bringt die Zukunft?

Einer der auffälligsten Punkte aus FES 2021 ist die erwartete Abhängigkeit von Wasserstoff. Der National Grid Electricity System Operator (NG ESO) schätzt, dass bis 2035 in den drei Netto-Null-Szenarien zwischen 2 TWh und 10 TWh an Wasserstoffspeicherung benötigt werden – mit weiter steigendem Bedarf danach.

Zwei dieser Szenarien sehen außerdem den Einsatz von Wasserstoff-Heizkesseln (versorgt durch ein nationales Wasserstoffnetz) oder Hybrid-Wärmepumpen in den meisten Haushalten vor. Das ist viel Vertrauen in Wasserstoff. Das bedeutet jedoch nicht, dass Wasserstoff nicht oder nicht in bedeutendem Umfang Teil der britischen Energiestrategie werden kann oder sollte. Es könnten jedoch viele Hoffnungen in eine bislang weitgehend unerprobte Technologie gesetzt werden.

Niedrig-CO2-Wasserstoffproduktion

Wie Michael Liebreich hervorhebt, wird es Zeit brauchen (möglicherweise Jahrzehnte), bis kohlenstoffarmer Wasserstoff – insbesondere „grüner“ Wasserstoff (hergestellt durch erneuerbare Energien und Elektrolyse) – wirtschaftlich mit „grauem“ Wasserstoff konkurrieren kann. „Grauer“ Wasserstoff wird durch Methanreformierung ohne Emissionsrückgewinnung produziert.

Methanreformierung, Kohlevergasung und teilweise Öloxidation machen fast die gesamte Wasserstoffproduktion im Vereinigten Königreich aus. 2019 stammten nur 4 % der britischen Wasserstoffproduktion aus Elektrolyse. Auch dabei werden die meisten Elektrolyseure mit fossilen Brennstoffen betrieben. In den Netto-Null-Szenarien des NG ESO liegt die prognostizierte Nachfrage nach kohlenstoffarmem Wasserstoff bis 2050 zwischen 34 TWh und 332 TWh. Derzeit ist die Produktion von kohlenstoffarmem Wasserstoff nahezu null.

Was ist der Plan?

Das Department for Business, Energy, and Industrial Strategy (BEIS) plant bis 2030 eine Produktion von 42 TWh kohlenstoffarmem Wasserstoff. Ein genauerer Blick in das „Energy white paper: Powering our net zero future“ (Dezember 2020) zeigt jedoch mögliche Hürden. Es müssen noch groß angelegte Tests durchgeführt werden, um „Sicherheit, Zuverlässigkeit, Kosten und das Potenzial zur Emissionsminderung“ zu gewährleisten. Kann eines dieser Kriterien nicht erfüllt werden, wirkt sich das auf den Umfang der Wasserstoffnutzung in den Szenarien aus. FES 2021 weist zudem darauf hin, dass es derzeit „weder Regulierung noch Markt“ für Wasserstoffversorgung im großen Maßstab gibt. Noch einmal: viele Hoffnungen, wenig erprobte Basis.

Alle Netto-Null-Szenarien hängen in unterschiedlichem Maße vom Ausbau der Wasserstoffproduktion und -speicherung ab. Laut FES 2021 ist die Erschließung des Potenzials von Wasserstoff entscheidend, damit das Vereinigte Königreich sein Ziel für 2050 erreicht.

Batteriespeicher

Was bringt die Zukunft?

Mit einem massiven Ausbau von Wind- und Solarstrom in allen vier Szenarien (zwischen 34 GW und 77 GW, um die Nachfrage 2030 zu decken) könnten bis zu 13 GW neue Stromspeicher benötigt werden, um Schwankungen bei der Erzeugung auszugleichen. Das größte Wachstum wird bei Batteriespeichern erwartet. Batterien stellen den größten Anteil der Leistungsabgabe (GW) aller Speichertechnologien.

Über alle vier Szenarien hinweg liegt die erwartete Batteriekapazität bei:

~5 GW bis ~13 GW bis 2030.

~16 GW bis ~28 GW bis 2050.

Warum unterscheiden sich die Prognosen zur Kapazität?

Im Szenario „System Transformation“ – bei dem das gesamte Energiesystem deutlich stärker auf Wasserstoff setzt – wächst die Batteriekapazität langsamer. Sowohl das „System Transformation“- als auch das „Steady Progression“-Szenario sehen nahezu identische Batteriekapazitäten für 2030 und 2050 vor. Letzteres geht von der „langsamsten glaubwürdigen Dekarbonisierung“ aus, erfordert „minimale Verhaltensänderungen“ und verfehlt das Ziel für 2050.

Es wäre zu einfach, dies als „Wasserstoff vs. Batterie“-Kampf darzustellen. Beide Technologien haben grundlegend unterschiedliche Eigenschaften, lösen verschiedene Probleme und werden in unterschiedlichen Märkten eingesetzt.

Das „Leading the Way“-Szenario des NG ESO sieht sowohl einen starken Ausbau der Wasserstoffspeicherung/-produktion als auch der Batterie-Leistung vor. Es ermöglicht zudem die schnellste Dekarbonisierung aller vier Szenarien.

Insgesamt zeigen die diesjährigen Future Energy Scenarios eine sehr positive Zukunft – vorausgesetzt, Politik und Verbraucher erkennen die Bedeutung der Dekarbonisierung und sind bereit, sich entsprechend anzupassen. Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich Wasserstoff und Batteriespeicher in den kommenden Jahren entwickeln und vergleichen lassen.