„Liftoff Reports“ des US-amerikanischen Energieministeriums erklären, wie wichtig neue saubere Technologien vom Labor bis zur Produktion werden können

Das Energieministerium (DOE) spielt eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Kommerzialisierung sauberer Energietechnologien. Mit der Unterstützung des Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) und des Inflation Reduction Act (IRA) wird das DOE im nächsten Jahrzehnt Milliarden von Dollar in groß angelegte Demonstrationen und den Einsatz dieser Technologien investieren.

Die ersten „Pathways to Commercial Liftoff“-Berichte des DOE zielen darauf ab, wertvolle Erkenntnisse und Wegweiser für Investitionsentscheidungen zu liefern, wobei der Schwerpunkt auf fortgeschrittener Kernkraft, Kohlenstoffmanagement, sauberem Wasserstoff und langfristiger Energiespeicherung liegt.

Ziel dieser Berichte ist es, die weitere Diskussion im Privatsektor anzuregen und künftig mehr Rückmeldungen zu sammeln, um den Übergang zu sauberer Energie voranzutreiben. Durch die Einbindung und Modellierung von Stakeholdern bieten die Liftoff-Berichte hoffentlich eine Informationsquelle zur Entscheidungsfindung für Industrie, Investoren und die breitere Stakeholder-Community.

In den kommenden Monaten will das DOE weitere Berichte hinzufügen, die sich auf andere aufstrebende Technologiebereiche konzentrieren. Diese Bereiche wurden sorgfältig auf der Grundlage ihres erwarteten Beitrags zum Übergang zu sauberer Energie ausgewählt und ergänzen die Rolle ausgereifter sauberer Energietechnologien. Die erklärte Absicht dieser Berichte besteht darin, einen sinnvollen Dialog mit dem Privatsektor zu fördern. Da sie diese Berichte im Laufe der Zeit kontinuierlich aktualisieren und überarbeiten, ermutigen wir uns zu kontinuierlichem Feedback aus der Branche.

Sie finden sie alle hieraber ich fasse einiges zusammen, was diese ersten Berichte zu diesen wichtigen Themenbereichen herausgefunden haben.

Fortgeschrittene Nukleartechnik

Nach Angaben des Energieministeriums (DOE) kann die Kernenergie dazu beitragen, die intermittierenden erneuerbaren Energien (IOW, „wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht“) zu unterstützen. Sie kann einen erheblichen Teil der zusätzlich benötigten Unternehmenskapazität bereitstellen und so eine nachhaltige und widerstandsfähige Energiezukunft gewährleisten, auch wenn sie insgesamt nicht so sauber ist wie erneuerbare Energien. Zumindest verschlimmert es den Klimawandel nicht, oder?

Um in den Vereinigten Staaten bis 2050 Netto-Null zu erreichen, sind laut Systemmodellierung des DOE etwa 550–770 GW zusätzlicher sauberer und zuverlässiger Strom erforderlich. Unter den verfügbaren Optionen erweist sich fortschrittliche Kernenergie als wirtschaftlich sinnvolle Wahl für mindestens 200 GW dieser Kapazitätserweiterung. Diese Annahme berücksichtigt die erwartete Reduzierung der Kapitalkosten über Nacht und macht sie zu einer günstigen Alternative im Vergleich zu anderen sauberen und zuverlässigen Optionen wie erneuerbaren Energien gepaart mit langfristiger Energiespeicherung, fossilen Brennstoffen mit Kohlenstoffabscheidung und Geothermie.

Bis zum Jahr 2050 könnte der Ausbau von etwa 200 GW nuklearer Kapazität in den USA rund 700 Milliarden US-Dollar an Kapitalinvestitionen erfordern, wobei bis 2030 35 bis 40 Milliarden US-Dollar erforderlich sein werden Wenn sie das Wachstum der erneuerbaren Energien behindern, dürften sie die Attraktivität der Atomkraft als Alternative weiter erhöhen.

Für den erfolgreichen Einsatz fortschrittlicher Reaktoren im großen Maßstab ist es entscheidend, proaktive Maßnahmen zu ergreifen. Dazu gehört der Aufbau eines soliden Auftragsbestands von 5–10 Projekten bis 2030 und die Sicherstellung vorhersehbarer Bauzeitpläne und Kostenprofile. Wertvolle Erkenntnisse aus dem Bau der Blöcke 3 und 4 im Alvin W. Vogtle Electric Generating Plant, an dem zwei Westinghouse AP1000-Druckwasserreaktoren beteiligt waren, sollten zur Verbesserung des Prozesses einbezogen werden.

Sauberer Wasserstoff

Wenn es um sauberen Wasserstoff geht, geht das DOE davon aus, dass er eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung von Sektoren spielen wird, die größere Herausforderungen mit sich bringen, wie Raffinerie, Chemie und Schwerlasttransport. Seine Bedeutung liegt in seiner Fähigkeit, die Kohlenstoffemissionen in diesen Branchen zu bekämpfen, die schwieriger zu dekarbonisieren sind. Sie versuchen also nicht, Dinge wie leichte und mittelschwere Nutzfahrzeuge voranzutreiben, von denen wir wissen, dass sie sehr verschwenderisch wären.

Der Markt für sauberen Wasserstoff in den Vereinigten Staaten wird voraussichtlich ein schnelles Wachstum erfahren, angetrieben durch verschiedene Faktoren wie die Hydrogen Hub-Finanzierung durch das Energieministerium, die Steuergutschrift für die Wasserstoffproduktion (PTC), die Hydrogen Earth Shot-Initiative des DOE und die Dekarbonisierungsziele sowohl im öffentlichen als auch im privaten Sektor angenommen. Es wird erwartet, dass dieses Wachstum dazu führen wird, dass die Produktion sauberen Wasserstoffs von derzeit nahezu Null auf etwa 10 Millionen Tonnen pro Jahr (MMTpa) bis 2030 ansteigt, mit Anwendungen in den Bereichen Industrie, Transport und Energie. Mit Blick auf die weitere Zukunft besteht das Ziel darin, bis 2050 50 MMTpa zu erreichen. Solch ehrgeizige Ziele bieten eine Investitionsmöglichkeit zwischen 85 und 215 Milliarden US-Dollar bis 2030.

In vielen Fällen beschleunigt die Einführung von PTC mit sauberem Wasserstoff die Gewinnschwelle für die Gesamtbetriebskosten (TCO) erheblich auf etwa die nächsten fünf Jahre. Dies gilt für erstklassige Projekte, insbesondere solche mit Zugang zu erneuerbaren Energien mit hohem Kapazitätsfaktor, sowohl im Industrie- als auch im Transportsektor. Die Einführung der BIL- und IRA-Bestimmungen hat die Produktion von sauberem Wasserstoff effektiv stimuliert, was zur Ankündigung zahlreicher Projekte geführt hat, die den prognostizierten Bedarf bis 2030 decken sollen, und weitere Ankündigungen sind in Planung.

Aber es wird Herausforderungen geben.

Das Energieministerium (DOE) betont, dass eine günstige Dynamik auf der Angebotsseite zwar wichtig ist, diese allein jedoch nicht ausreicht, um den Markt zu skalieren. Es ist von entscheidender Bedeutung, die aktuellen Henne-Ei-Herausforderungen zwischen der Skalierung der Midstream-Infrastruktur und Endanwendungen zu bewältigen. Um die Machbarkeit der Skalierung von sauberem Wasserstoff und des Ausbaus regionaler Verteilungs- und Abnahmenetze zu beweisen, werden Cluster von Wasserstoffprojekten (einschließlich angrenzender Produktion und Abnahme) und regionale Wasserstoffzentren in den gesamten USA (von denen einige DOE-Mittel erhalten) als wichtige Beweispunkte dienen.

Langzeit-Energiespeicher (LDES)

CleanTechnica Leser wissen bereits um den Wert der Energiespeicherung, die häufig in Form von Lithium-Ionen-Batterien wie der Tesla Powerwall und dem Megapack vorliegt. Aber wenn Sie eine längerfristige Lagerung in Betracht ziehen (denken Sie an Wochen und vielleicht sogar Monate, nicht an Tage), gibt es viele potenzielle Vorteile.

In dem Bericht betont das Energieministerium die Bedeutung der Langzeitenergiespeicherung (LDES) für die Gewährleistung von Flexibilität und Zuverlässigkeit in einem dekarbonisierten Energiesystem. LDES stellt sich auch als entscheidende Lösung zur Verbesserung der lokalen und regionalen Widerstandsfähigkeit dar, insbesondere angesichts zunehmender extremer Wetterereignisse. Durch die Reduzierung der mit dem Netzausbau verbundenen Kosten und Risiken erweist sich LDES als wertvoller Beitrag zur Verwirklichung einer nachhaltigen Energiezukunft.

Die Strommarktanwendungen zur Erreichung von Netto-Null-Systemen im US-Netz erfordern möglicherweise etwa 225–460 GW LDES-Kapazität. Dies würde eine kumulierte Kapitalinvestition von rund 330 Milliarden US-Dollar erfordern. Obwohl dies erhebliche Finanzmittel erfordert, deuten Analysen darauf hin, dass Netto-Null-Pfade mit LDES im Vergleich zu Pfaden ohne LDES bis 2050 jährliche Einsparungen von 10 bis 20 Milliarden US-Dollar an Betriebskosten bringen und Investitionsausgaben vermeiden könnten. LDES umfasst ein vielfältiges Spektrum an Technologien mit dem gemeinsamen Ziel, Energie für einen Zeitraum von 10 bis 160 Versandstunden zu speichern.

Der LDES-Bericht untersucht und klassifiziert zwei Marktsegmente: Inter-Day LDES (10–36 Stunden) und Multi-Day LDES (36–160+ Stunden). Um eine flächendeckende Implementierung von LDES-Technologien zu erreichen, sind gezielte Anstrengungen in drei Schlüsselbereichen erforderlich: Förderung öffentlicher und privater Investitionen zur Kostensenkung und Leistungssteigerung, Umsetzung von Marktinterventionen und Reformen zur Schaffung von Anreizen für differenzierte Leistung und Dienste sowie Einrichtung flexibler und effizienter Lieferketten, um Engpässen bei der Bereitstellung vorzubeugen inmitten möglicher Nachfrageschübe.

Es gibt noch viel mehr zu lesen

Wenn diese Zusammenfassungen interessant klingen, würde ich auf jeden Fall empfehlen, sich die vollständigen Berichte anzusehen. Das Ziel besteht, wie bereits erwähnt, darin, die Branche zum Nachdenken anzuregen. Vielleicht fallen Ihnen ein paar gute Ideen ein, um diese Technologien weiterzuentwickeln oder die erneuerbaren Energien so weit zu verbessern, dass sie nicht mehr den nötigen Bedarf haben.

Ausgewähltes Bild bereitgestellt von US DOE (Public Domain).