Nachhaltige Herstellung von Wasserstoff als Treibstoff. Ein System Dynamics Modell

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG

1.1 THEMA UND ZIEL DER ARBEIT

1.2 KONTEXT UND WISSENSCHAFTLICHE RELEVANZ DER ARBEIT

1.2.1 Erdöl-Nachfrage und Absatz

1.2.2 Preisentwicklungen in Bezug auf Öl und Alternativen

1.2.3 Entwicklungen am Automobilmarkt

1.2.4 Eignung von Wasserstoff als Alternative

1.2.5 Erzeugung von Wasserstoff und deren Nachhaltigkeit

1.2.6 Die Brennstoffzelle

1.3 AUFBAU DER ARBEIT

2 METHODEN ZUR MODELLIERUNG

2.1 DIE SYSTEM DYNAMICS METHODIK

2.2 AGENT-BASIERTE MODELLIERUNG

2.3 DAS BASS-DIFFUSIONSMODELL

2.4 DAS „DISCRETE CHOICE“ MODELL

3 MODELLE ZUR DIFFUSION VON WASSERSTOFF ALS TREIBSTOFF

3.1 WESENTLICHE MODELLE ZUR DIFFUSION VON WASSERSTOFF – EINE ZUSAMMENFASSUNG

3.1.1 Modell für eine nachhaltige Mobilität

3.1.2 Management des Wandels durch die öffentliche Hand

3.1.3 Innovationsprozess Fuel Cell Vehicles

3.1.4 Optimierung der ersten Distribution von Wasserstofftankstellen

3.1.5 Learning by doing und die Diffusion von FCVs

3.1.6 Die Beziehung zwischen Diffusion, lernenden Volkswirtschaften und Förderungen

3.1.7 Wesentliche Parameter aus den untersuchten Ergebnissen

3.1.8 Das H2VISION Modell

3.1.9 Modell zur Diffusion von FCVs in Deutschland

3.1.10 Der Wandel zu Wasserstofffahrzeugen durch Investitionen in die Infrastruktur

4 MODELL ZUR NACHHALTIGEN HERSTELLUNG VON WASSERSTOFF ALS TREIBSTOFF

4.1 FORM DER MODELLIERUNG

4.2 GRUNDLAGEN FÜR DIE MODELLIERUNG DER MÖGLICHEN WASSERSTOFFDIFFUSION IN OSTÖSTERREICH

4.3 WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG DER WASSERSTOFFDIFFUSION IN OSTÖSTERREICH

4.4 ERGEBNISSE DER MODELLIERUNG

5 CONCLUSIO

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die Diffusion von Wasserstoff als alternativem Treibstoff im Transportsektor unter Verwendung der System-Dynamics-Methodik. Das primäre Ziel ist die Entwicklung eines Modells, das die nachhaltige Herstellung von Wasserstoff, insbesondere unter Nutzung von Windkraftkapazitäten in der Region Ostösterreich/Burgenland, analysiert und die Machbarkeit der Versorgungssicherheit in einem Szenario mit steigender Fahrzeuganzahl bewertet.

• Diffusion von alternativen Treibstoffen
• System-Dynamics-Modellierung zur Analyse von Wasserstofftechnologien
• Ökonomische Betrachtung und Kosten-Nutzen-Analyse der Wasserstoffproduktion
• Lösung des „Henne-Ei-Problems“ bei komplementären Gütern (Fahrzeuge und Tankstellen)
• Regionale Fallstudie zur Nutzung von Windenergie für Elektrolyse

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 EINLEITUNG: Einführung in die Problematik des fossilen Treibstoffverbrauchs und Darlegung des Forschungsziels, Wasserstoff als alternative Antriebsquelle zu untersuchen.

2 METHODEN ZUR MODELLIERUNG: Erläuterung der angewandten Simulationsmethoden, insbesondere der System Dynamics Methodik und der Agent-basierten Modellierung zur Untersuchung von Diffusionsprozessen.

3 MODELLE ZUR DIFFUSION VON WASSERSTOFF ALS TREIBSTOFF: Überblick über existierende wissenschaftliche Modelle zur Diffusion von Wasserstofffahrzeugen und Analyse der zentralen Hindernisse wie des Henne-Ei-Problems.

4 MODELL ZUR NACHHALTIGEN HERSTELLUNG VON WASSERSTOFF ALS TREIBSTOFF: Entwicklung eines eigenen Modells für die Region Ostösterreich, welches die energetische und wirtschaftliche Machbarkeit der Wasserstoffproduktion mittels Windkraft evaluiert.

5 CONCLUSIO: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse und Diskussion der Notwendigkeit einer konsequenten staatlichen Förderung für eine erfolgreiche Marktdurchdringung von Wasserstoff.

Schlüsselwörter

Wasserstoff, System Dynamics, Diffusion, Treibstoff, Transportsektor, FCV, Brennstoffzelle, Elektrolyse, Windkraft, Energie Burgenland, Henne-Ei-Problem, Infrastruktur, Nachhaltigkeit, Marktdurchdringung, Modellierung

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Masterarbeit?

Die Arbeit analysiert die Möglichkeiten und Herausforderungen einer nachhaltigen Wasserstoffherstellung als Treibstoff für den Transportsektor mittels eines System-Dynamics-Modells.

Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?

Die Arbeit behandelt die Diffusion von Wasserstofftechnologien, die Rolle von Infrastrukturausbau, ökonomische Faktoren der Wasserstoffproduktion sowie die Bedeutung von politischen Fördermaßnahmen.

Was ist die zentrale Forschungsfrage?

Es wird untersucht, ob und wie die Diffusion von Wasserstofffahrzeugen in der Modellregion Ostösterreich unter Berücksichtigung der volatilen Windenergieerzeugung ökonomisch nachhaltig realisiert werden kann.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit basiert primär auf der System-Dynamics-Modellierung, ergänzt durch einen Vergleich mit existierenden Diffusionsmodellen (z.B. ASTRA, H2VISION, Bass-Modell).

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in eine Literaturanalyse bestehender Modelle, eine ökonomische Betrachtung der Wasserstoffproduktion sowie die Anwendung und Ergebnisanalyse eines spezifisch entwickelten Modells für das Burgenland.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Zentrale Begriffe sind Wasserstoff, FCV (Fuel Cell Vehicles), System Dynamics, Henne-Ei-Problem, Elektrolyse und erneuerbare Energien.

Warum wird das Burgenland als Modellregion gewählt?

Das Burgenland dient als Beispiel, da es eine Vorreiterrolle bei der Windkraftnutzung in Österreich einnimmt und somit hohe Potenziale für eine ökologische Wasserstoffproduktion bietet.

Wie geht die Arbeit mit dem Henne-Ei-Problem um?

Das Modell verdeutlicht, dass eine erfolgreiche Marktdurchdringung nur durch gleichzeitige Investitionen in die Fahrzeuganschaffung und den Infrastrukturausbau (Tankstellen) unter staatlicher Förderung gelingen kann.

Welche Rolle spielt die Volatilität der Windkraft?

Das Modell zeigt auf, dass schwankende Energieerzeugung durch Zwischenspeicher an den Tankstellen ausgeglichen werden kann, sodass die Versorgungssicherheit gewährleistet bleibt.