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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Energie System 2050 – Nachhaltigkeitsbewertung

Beschreibung
Lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeitsanalyse auf Systemebene (FT4): Um die Energiewende erfolgreich fortzuführen und zu vollenden, ist es wichtig, technisch-naturwissenschaftliche, ökologische, ökomische und soziale Aspekte der Transformation frühzeitig und umfassend zu analysieren und in das Vorgehen einzubeziehen. In FT 4.1 wird eine gemeinsame Methode für die Nachhaltigkeitsbewertung von Technologien entwickelt. Diese Methode besteht aus den Elementen Life Cycle Costing (LCC) und Life Cycle Assessment (LCA) sowie einer Bewertung anhand sozialer Indikatoren (Abbildung 1). Mit der Methode werden in drei Forschungsthemen beispielhaft drei Fallstudien bewertet (FT 4.2, 4.3, 4.4). Anschließend werden die damit bewerteten Prozessketten in das gesamte Energiesystem integriert und analysiert (FT 4.1).

Unter nachfolgenden Links werden die Forschungsthemen 4.1 bis 4.4 näher erläutert:

FT 4.1: Methodenentwicklung zur Nachhaltigkeitsbewertung auf Systemebene – DLR TT-STB Homepage
FT 4.2: Speicher und Netze – KIT-ITAS Homepage
FT 4.3: Biogene Energieträger – KIT-ITAS Homepage
FT 4.4: Pfadanalyse Wasserstoff – FZJ IEK-STE

Energie System 2050 - Teilprojekt ZappAbbildung 1: Methodischer Ansatz zur Nachhaltigkeitsbewertung



Fallstudie „Pfadanalyse Wasserstoff“
In dieser Fallstudie wird basierend auf den Erkenntnissen aus FT 3 (Energie- und Rohstoffpfade mit Wasserstoff) eine Nachhaltigkeitsanalyse für die Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff im Verkehrssektor durchgeführt. Der Szenariorahmen für diese Fallstudie gibt einen verstärkten Ausbau der Wasserstoffmobilität vor. Die Prozesskette für die Analysen besteht aus der Windstromproduktion und der alkalischen Wasserelektrolyse hauptsächlich in Norddeutschland, dem Transport des gasförmigen Wasserstoffs per Pipeline und Speicherung in geologischen Speichern, z. B. Salzkavernen, der Abgabe des Wasserstoffs an Tankstellen und der Nutzung in einem PKW. Dieser Prozesskette wird als Referenzkonzept die Wasserstoffproduktion per Erdgas-Dampfreformierung mit dem gasförmigen Transport in LKWs gegenübergestellt. Als Alternative zum Transport in Pipelines und der Speicherung in Kavernen wird zusätzlich Transport und Speicherung als Liquid Organic Hydrogen Carriers (LOHC) untersucht. Für diese Prozessketten werden Kosten- und Stoffstrommodelle erstellt, um die ökonomischen und ökologischen Kenngrößen zu bestimmen. Für die LCA wird die Software openLCA und die Datenbank ecoinvent hinzugezogen. Die sozialen Indikatoren werden jeweils individuell erhoben.

Laufzeit
Juli 2015 – Dezember 2020

Förderung durch
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF)

Projektpartner
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Homepage
Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) Homepage
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) Homepage
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Homepage
Forschungszentrum Jülich (FZJ): Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-3, IEK-10)

Projektleiter STE
Dr.-Ing. Petra Zapp

Ergebnisse

  • Wulf, C.; Reuß, M.; Grube, T.; Zapp, P.; Robinius, M.; Hake, J.-F.; Stolten, D. (2018) Life Cycle Assessment of hydrogen transport and distribution options. Journal of Cleaner Production 199, 431-443. doi:10.1016/j.jclepro.2018.07.180
  • Wulf, C.; Zapp, P. (2018) Assessment of system variations for hydrogen transport by liquid organic hydrogen carriers. Int. J. of Hydrogen Energy 43, 11884-11895. doi:10.1016/j.ijhydene.2018.01.198

Kontakt
Dr. Petra Zapp
Forschungszentrum Jülich
Institut für Energie- und Klimaforschung
IEK-STE: Systemforschung und Technologische Entwicklung
e-mail: p.zapp@fz-juelich.de

Projektwebseite
http://www.helmholtz.de/forschung/energie/energie_system_2050/


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