Multi-model assessment of global hydrogen trade under Paris-aligned scenarios
Diese Studie harmonisiert zwei globale Energiemodelle, um aufzuzeigen, dass der Wasserstoffhandel zwar essenziell für eine an das Pariser Abkommen angelehnte Dekarbonisierung ist, jedoch wahrscheinlich stärker regional konzentriert bleiben wird, mit einem begrenzten internationalen liquiden Handel, was im Gegensatz zu den aktuellen politischen Narrativen steht, die globale Märkte überbetonen.
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Wasserstoff wird oft als der Treibstoff der Zukunft beschrieben, ein sauberer Energieträger, der der Welt helfen könnte, sich von der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas zu lösen. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die beim Verbrennen Kohlendioxid freisetzen, kann Wasserstoff mithilfe von erneuerbarem Strom und Wasser erzeugt werden, wobei lediglich Wasserdampf als Emission entsteht. Derzeit wird der Großteil des Wasserstoffs aus Erdgas hergestellt und innerhalb industrieller Komplexe genutzt, oft direkt dort, wo er erzeugt wird. Da die Welt jedoch bestrebt ist, die globale Erwärmung auf 1,5 oder 2 Grad Celsius zu begrenzen, wird erwartet, dass die Rolle des Wasserstoffs massiv expandiert. Er könnte schwere Lastwagen antreiben, Fabriken beheizen und Schiffe befeuern – Sektoren, die sich nur schwer direkt elektrifizieren lassen. Da die Sonne an unterschiedlichen Orten mit unterschiedlicher Intensität scheint und der Wind an verschiedenen Stellen verschieden stark weht, werden einige Regionen in der Lage sein, Wasserstoff wesentlich günstiger herzustellen als andere. Diese Realität hat eine weltweite Diskussion darüber entfacht, ob Länder Wasserstoff über Ozeane hinweg handeln sollten, ganz ähnlich wie sie heute Öl und Gas handeln, um Angebot und Nachfrage auszugleichen.
Ein Forschungsteam des University College London und des International Institute for Applied Systems Analysis setzte sich zum Ziel, die Realität dieses globalen Wasserstoffmarktes zu testen. Sie wollten wissen, ob die ambitionierten Handelspläne, die Regierungen weltweit angekündigt haben, tatsächlich mit den effizientesten und kostengünstigsten Pfaden zu einer sauberen Energiezukunft vereinbar sind. Um diese Frage zu beantworten, verließen sie sich nicht auf ein einzelnes Computermodell oder einen einzelnen Satz von Annahmen. Stattdessen brachten sie zwei der weltweit anspruchsvollsten Energiesystemmodelle, TIAM-UCL und MESSAGEix, zusammen, um eine Reihe paralleler Simulationen durchzuführen. Diese Modelle fungieren wie detaillierte digitale Zwillinge der gesamten Weltwirtschaft und berechnen, wie Energie unter strengen Klimaregeln von der Produktion zum Verbrauch fließt. Die Forscher baten diese Modelle, den Weg in eine 1,5-Grad- und eine 2-Grad-Welt abzubilden, wobei sie verschiedene Szenarien testeten: Was passiert, wenn der Wasserstoffhandel leicht zugänglich ist? Was, wenn Regierungen Handelsziele erzwingen, die vielleicht zu hoch sind? Und was geschieht, wenn wir den internationalen Handel vollständig entfernen?
Die Simulationen offenbarten eine Zukunft, die lokaler und weniger global ist, als es viele aktuelle politische Strategien suggerieren. Während Wasserstoff in der Tat zu einem massiven Bestandteil des globalen Energiemixes werden wird – mit einem Anstieg von seinem derzeitigen Niveau auf zwischen 90 und 130 Exajoule pro Jahr bis zum Ende des Jahrhunderts –, wird der Handel mit diesem Brennstoff ganz anders aussehen als der Handel mit Öl. Die Modelle zeigen, dass der Großteil der Wasserstoffbewegungen innerhalb von Regionen stattfinden wird, indem sie durch Pipelines oder LKWs über kurze Distanzen transportiert werden, anstatt Ozeane zu überqueren. In den ehrgeizigsten Klimaszenarien wird das Volumen des Wasserstoffs, der international als Flüssigkeit auf Schiffen gehandelt wird, voraussichtlich recht gering ausfallen und bis zum Jahr 2050 nur zwischen 1 und 6 Exajoule pro Jahr erreichen. Dieser internationale Handel wird zudem voraussichtlich später eintreten, als viele hoffen, und erst in den 2050er oder gar 2060er Jahren zu einem wesentlichen Teil des Systems werden, sobald die lokale Infrastruktur bereits etabliert ist.
Dieses Ergebnis steht in starkem Kontrast zur aktuellen Welle nationaler Wasserstoffstrategien, bei denen Dutzende von Ländern kühne Ziele für den Import oder Export von Wasserstoff bis 2030 und 2050 gesetzt haben. Als die Forscher ihre Modelle dazu zwangen, diese spezifischen Regierungsziele zu erfüllen, zeigten die Ergebnisse eine deutliche Diskrepanz. Die Handelsvolumina, die erforderlich waren, um diese politischen Ziele zu erreichen, waren mehr als doppelt so hoch wie das, was die Modelle als den kosteneffizientesten Pfad vorhersagten. In diesen „politikgesteuerten“ Szenarien trat der Wasserstoffhandel viel früher auf als in den kostenoptimierten Szenarien, und die Volumina waren weitaus höher. Die Forscher legen nahe, dass diese Ziele zwar den politischen Willen zeigen, aber möglicherweise nicht mit den physikalischen und wirtschaftlichen Realitäten beim Aufbau eines neuen globalen Energiesystems Schritt halten. Wenn Länder massive Exportinfrastrukturen basierend auf diesen übermäßig optimistischen Zielen bauen, riskieren sie, teure Anlagen zu schaffen, die ungenutzt bleiben, weil die weltweite Nachfrage nicht so schnell entsteht wie geplant.
Die Studie hob auch hervor, welche Teile der Welt wahrscheinlich die Hauptakteure in dieser neuen Wirtschaft sein werden. Die Simulationen deuteten konsistent auf Regionen wie Europa, Japan und Südkorea als große Importeure hin, die Wasserstoff importieren müssen, da ihnen der Raum oder die Ressourcen fehlen, um genug lokal zu produzieren. Umgekehrt kristallisierten sich Regionen mit reichlich erneuerbarer Energie, wie Australien, Teile Lateinamerikas und der Nahe Osten, als natürliche Exporteure heraus. Die Modelle zeigten jedoch auch, dass der Markt selbst für diese Exporteure nicht wie die zentralisierten, globalen Ölmärkte der Vergangenheit aussehen wird. Stattdessen wird die Wasserstoffwirtschaft dezentraler strukturiert sein. Die meisten Länder werden wahrscheinlich genug Wasserstoff für ihren eigenen Bedarf produzieren oder mit ihren unmittelbaren Nachbarn handeln und dabei nur einen kleinen Teil ihres Gesamtangebots über den internationalen Seeweg beziehen. Diese Struktur legt nahe, dass Energieunabhängigkeit leichter erreichbar ist als bisher angenommen, vorausgesetzt, die Länder konzentrieren sich auf den Aufbau lokaler Produktion und regionaler Pipelines, anstatt auf einen globalen Shipping-Boom zu warten.
Letztendlich legt die Forschung nahe, dass der Weg zu einer sauberen Wasserstoffzukunft Geduld und Koordination erfordert. Die Technologie, um Wasserstoff über Ozeane hinweg zu handeln, existiert, aber die wirtschaftliche Argumentation dafür ist nicht so stark oder unmittelbar, wie es die aktuelle politische Dynamik impliziert. Die Modelle deuten darauf hin, dass der effizienteste Weg, die Welt zu dekarbonisieren, darin besteht, zuerst robuste lokale und regionale Netzwerke aufzubauen, die es ermöglichen, dass Wasserstoff dorthin fließt, wo er am günstigsten produziert und am dringendsten benötigt wird. Der internationale Handel wird eine Rolle spielen, aber eine unterstützende; er wird langsam entstehen, während sich das System reift. Für Regierungen ist die Lehre klar: Die Abstimmung nationaler Strategien auf das langsame, stetige Tempo der Infrastrukturentwicklung und die Realitäten der Kosten wird effektiver sein, als aggressive Handelsziele zu verfolgen, für die das globale System noch nicht bereit sein könnte. Die Zukunft des Wasserstoffs ist vielversprechend, aber sie wird wahrscheinlich Region für Region aufgebaut werden und nicht in einer einzigen, massiven globalen Welle verschifft werden.
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