Erforschung der Wettbewerbsfähigkeit von wasserstoffbetriebenen Gasturbinen in zukünftigen Energiesystemen

Wasserstoff erhält derzeit Aufmerksamkeit als möglicher sektorübergreifender Energieträger mit dem Potenzial, Emissionsreduktionen in mehreren Sektoren, einschließlich schwer zu reduzierender Sektoren, zu ermöglichen. In dieser Arbeit wird ein techno-ökonomisches Optimierungsmodell verwendet, um die Wettbewerbsfähigkeit der zeitlichen Verschiebung der Stromerzeugung mittels Elektrolyseuren, Wasserstoffspeicher und mit Wasserstoff betriebenen Gasturbinen im Rahmen des Übergangs vom aktuellen Stromsystem zu zukünftigen Stromsystemen in den Jahren 2030, 2040 und 2050 zu bewerten. Das Modell berücksichtigt eine Emissionsobergrenze, um einen schrittweisen Rückgang der Kohlenstoffdioxid (CO2)-Werte sicherzustellen, die auf nahezu null CO2-Emissionen bis zum Jahr 2050 abzielt und dabei 15 europäische Länder einbezieht. Die Ergebnisse zeigen, dass wasserstoffbetriebene Gasturbinen eine wichtige Rolle bei der Verlagerung der Stromerzeugung und der Bereitstellung von Kapazitäten spielen, wenn die Kohlenstoffemissionen im Jahr 2050 auf sehr niedrige Werte beschränkt sind. Das Wettbewerbsniveau ist jedoch erheblich niedriger in Energiesystemen, die weiterhin signifikante CO2-Emissionen zulassen, z. B. im Jahr 2030. Für die Jahre 2040 und 2050 deuten die Ergebnisse auf Investitionen hauptsächlich in Gasturbinen hin, die teilweise mit Wasserstoff betrieben werden, mit 30-77 vol.-% Wasserstoff im Biogas, obwohl auch einige Investitionen in ausschließlich wasserstoffbetriebene Gasturbinen vorgesehen sind. Sowohl offene Cycle- als auch kombinierte Cycle-Gasturbinen (CCGT) erhalten Investitionen, und die Betriebsmuster zeigen, dass auch CCGTs häufig zyklisch betrieben werden, wobei die meisten Start-Stopp-Zyklen weniger als 20 Stunden dauern.