H 2 ECOSYSTEM ESSEN
Phase 1 – Im Zeitraum bis einschließlich 2030
5.1.3.3 Varianten mit Pipelineanbindung
In den Szenarien Trend und Progressiv wird die Verteilung des Wasserstoffs durch eine Trailer Belieferung realisiert.
Insbesondere die hohen H2-Bedarfe aus der Industrie rechtfertigen grundsätzlich jedoch die Erschließung der Standorte mit einer H2-Pipeline. Die folgende Analyse Essen-KarnapMHKW
Transportverbindung in via 500 bar Trailer in tH₂/a Transportverbindung nach Essen via 500 bar Trailer in tH₂/a
Nutzung der Abwärme Nutzung des Sauerstoff
* Energiefluss nur entlang der Pfeilrichtungen. Bei keiner Angabe ist der Fluss in beide Richtungen möglich.
2035 IMPORT
4,45 EUR/kgH2 4,73 EUR/kgH2
73
Abb. 19 | Szenario Trend 2035: Standorte und Mengengerüst
Messe Essen
Weiße Flo�e Baldeney
Gerresheimer
Essen Zentral Van Eupen,
EBE Essen-KarnapMHKW
Essen Nord/Ost
Shell Tankstelle
Cluster Stadthafen
Harmuth Entsorgung,
Ruhrbahn
EssenLSE LSE Essen
Evonik Trimet
Verallia
Klärgas-verstromung
Bo�rop
Essen West Star Tankstelle
Essen Ruhrallee Ruhrbahn
Strom 0* H₂
Transportverbindung in via 500 bar Trailer in tH₂/a Transportverbindung nach Essen via 500 bar Trailer in tH₂/a
Nutzung der Abwärme Nutzung des Sauerstoff
* Energiefluss nur entlang der Pfeilrichtungen. Bei keiner Angabe ist der Fluss in beide Richtungen möglich.
2035 IMPORT
ENTNAHME IN GELSENKIRCHEN IMPORT
EMSCHERLIPPE
7,50 EUR/kgH2
4,52 EUR/kgH2 4,83 EUR/kgH2
73
147
1.389 48
330
963 63 372
9.000 9 203
7.500
2.010
4.500 2.204
Abb. 21 | Szenario Progressiv 2035: Standorte und Mengengerüst
Essen-KarnapMHKW Essen Zentral Van Eupen,
EBE
Strom 0* H₂
Transportverbindung in via 500 bar Trailer in tH₂/a Transportverbindung nach Essen via 500 bar Trailer in tH₂/a
Nutzung der Abwärme Nutzung des Sauerstoff
* Energiefluss nur entlang der Pfeilrichtungen. Bei keiner Angabe ist der Fluss in beide Richtungen möglich.
2025
Klärgas-verstromung
Bo�rop
Essen West Star Tankstelle
Essen Nord/Ost
Shell Tankstelle
Essen Ruhrallee Ruhrbahn Cluster
Stadthafen Harmuth Entsorgung
IMPORT EMSCHERLIPPE
7,50 EUR/kgH2
4,47 EUR/kgH2 4,70 EUR/kgH2
18,5 17,6
239 187
357 124
Abb. 20 | Szenario Progressiv 2035: Standorte und Mengengerüst
untersucht das Potenzial einer möglichen Pipelinean-bindung. Hierbei liegt die Annahme zugrunde, dass eine initiale Pipelineanbindung über die Industriestandorte im Stadtgebiet erfolgt. Hierfür wird eine in Gelsenkirchen endende H2-Pipeline in das Stadtgebiet verlängert, um die Transportkosten für den H2-Import zu reduzieren (vgl.
Kapitel 3.2.1.2). Hierfür wird in zwei zusätzlichen Varianten für das Zielbild 2035 in der Modellierung der Bau einzelner Pipelineabschnitte ermöglicht. Für den Transport des Wasserstoffs kann entsprechend entweder weiterhin eine Trailer Belieferung genutzt werden oder eine Erschließung via Pipeline realisiert werden:
• Variante I – Szenario Trend 2035 mit Pipeline anbindung:
In der ersten Variante (vgl. Abbildung 22) wird im Zielbild für 2035 die Erschließung der Industriestandorte ausge-hend von Gelsenkirchen ermöglicht. Wie im
zugrundelie-genden Trendszenario stehen weiterhin nicht ausreichend Kapazitäten für eine Versorgung der übrigen Projekte mit H2-Importen zur Verfügung.
• Variante II – Szenario Progressive 2035 mit Pipe-lineanbindung: Diese Variante des Zielbilds für 2035 im Szenario Progressiv ermöglicht die Erschließung aller industriellen Standorte als auch einem Groß-teil der Standorte in der Mobilität (vgl. Abbildung 23).
Die Variante zeichnet ein sehr ambitioniertes Bild für die Entwicklung des H2-Ecosystems, da hier von einer ausreichenden Verfügbarkeit von H2-Importen für das vollständige Projektportfolio ausgegangen wird.
Die Modellierungsergebnisse zeigen, dass unter den gewählten technischen und wirtschaftlichen Parametern eine Pipelineanbindung zu einer deutlichen Reduktion
der Transportkosten führt. In beiden Szenarien werden alle Pipelineab-schnitte errichtet. Eine Übersicht der Ergebnisse ist in Tabelle 21 dargestellt.
Bei der Bewertung der Ergebnisse ist zu berücksichtigen, dass zugrundeliegende Kostenparameter auf Literaturwerten beruhen und mit entsprechenden Unsicherheiten verbunden sind. Die genutzten Parameter entsprechen dem Stand der Wissenschaft und konnten durch Erfahrungswerte des Konsortiums validiert werden. Nichtsdestotrotz muss eine Analyse der Machbarkeit sowie der Trassenführung im Rahmen einer detail-lierten Planung umgesetzt werden.
In der Variante I des Trendszenarios kann durch die Erschließung der Indus-triestandorte (Verallia, TRIMET und Evonik) der Mittelwert der gewichteten H2-Bereitstellungskosten deutlich von 4,9 auf 4,31 EUR/kgH2 reduziert werden. Die Reduzierung wird hier, allerdings wie im Trendszenario nur an den Industriestand-orten erreicht. Die spez. Transportkosten der Pipeline belaufen sich auf 0,23 EUR/
kgH2. Dem gegenüber stehen Trans-portkosten von ca. 1 EUR/kgH2 bei einer Trailer Belieferung. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Mengengerüste sowie räumliche Verteilung der Standorte für eine Pipelineanbindung grundsätzlich in Frage kommen.
In der Variante II des Progressiven Szenarios erschließt die zentrale Pipe-line nahezu alle identifizierten Projekte.
Die H2-Bereitsellungskosten in Essen sinken so von 4,9 auf 3,82 EUR/kgH2.
H2- Pipeline – Abschnitt H2- Pipeline – Verlauf
I
H2- Pipeline – Abschnitt H2- Pipeline – Verlauf
I
Abb. 22 | Pipeline Variante I – Pipelineverlauf und Abschnitte
Quelle: Eigenedarstellung unter Nutzung von © GeoBasis-DE / BKG (2021) sowie chemieatlas.de, abgerufen am 07.05.2020
Abb. 23 | Pipeline Variante II – Pipelineverlauf und Abschnitte
Quelle: Eigenedarstellung unter Nutzung von © GeoBasis-DE / BKG (2021) sowie chemieatlas.de, abgerufen am 07.05.2020
Dies wird vor allem durch die ausreichende Verfügbarkeit von H2-Importen bei aus heutiger Sicht ambitionierten Preisen von 3,50 EUR/kgH2 möglich. Die spez. Transport-kosten der Pipeline belaufen sich auf 0,27 EUR/kgH2. Die Ergebnisse illustrieren, dass die Pipelineanbindung der
Industriestandorte ebenfalls eine Integration der Mobili-tätsprojekte ermöglicht. Bei einer ausreichenden Verfüg-barkeit von kostengünstigen Importen tritt der Fall ein, dass die regionale Erzeugung von H2 nicht länger wett-bewerbsfähig ist. Die Verfügbarkeit sowie Preisstruktur
Tab. 21 | Mittelfristige Zielbilder – Ergebnisse der Varianten mit Pipelineanbindung
Szenario Trend Trend –
Variante I Progressiv Progressiv – Variante II
Jahr 2035 2035 2035 2035
H2 Nachfrage in tH2/a
davon Mobilität 1.787 2.800
davon Prozesswärme/-kälte 15.840 23.342
davon Niedertemp. Wärme 0 0
H2-Erzeugungskapazitäten in MWel
Elektrolyse am MHKW 12 (CF: 71 %) c 12 (CF: 71 %) c 20 (CF: 68%) c 0
Elektrolyse Klärgas Verstromung 2,9 (CF: 80 %) c 2,9 (CF: 80 %) c 2,9 (CF: 80%) c 0
Dezentrale Elektrolyse (Netzstrom) 0 0 1,6 (CF: 76%) c 0
H2-Importe in tH2/a davon aus Nachbarregion
Emscher-Lippe d 360 360 360 0
Entnahme Pipeline Air Liquide 0 0 0 0
Bezug über GetH2 bzw. Entnahme Gelsenkirchen 15.840 e 15.840 e 23.012 e 26.142 Systemkennzahlen
H2-Bereitstellungskosten a in EUR/kgH2 4,9 4,3 4,94 3,95
H2-Emissionsfaktor b f in kgCO2/kgH2 2,4 2,38 2,5 2,57
a Gewichteter Mittelwert der H2-Bereitstellungskosten beinhalten alle Kosten entlang der Wertschöpfungskette bis zu der Anlieferung an den Letztverbraucher bzw. die Tankstelle. Als Strombezugskosten wird der stündliche Marktwert als Opportunitätskosten berücksichtigt. Bei Eigenversorgung mit Direktleitung werden Stromnebenkosten im Umfang von 26 EUR/MWh veranschlagt
b Der emissionsarme H2 entsteht, wenn der Strombezug aus der Klärgasanlage sowie dem MHKW mit Emissionsfaktor von 0,02 tCO2/MWhel als nahezu emis
sionsfrei bilanziert werden kann. Bei Berücksichtigung des stündlichen Emissionsfaktors im nationalen Strommix resultiert für die regionale H2-Erzeugung ein erhöhter Emissionsfaktor. Dieser wird in den Runden Klammern () ebenfalls angegeben.
c CF: Kapazitätsfaktor
d Trotz höherer Kosten wurde eine vollständige Realisierung des Potentials angenommen.
e Für die Kosten sowie den Emissionsfaktor des Importierten H2 wird ein Verhältnis von 50% blauem und 50% grünem Wasserstoff angenommen.
der H2-Importe sind jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet. Die Entwicklung von regionalen Erzeugungs-kosten sowie für Importe müssen weiter analysiert und beobachtet werden.