Grüner Wasserstoff wird von Industrie und Wissenschaft als Schlüssel zur nachhaltigen Wertschöpfung gepriesen. Seine Ziele reichen von der Dekarbonisierung der Produktionsketten bis zum klimaneutralen Lastverkehr. Gibt es überhaupt Grenzen für den Einsatz von Wasserstoff?
Wasserstoff ist Energieträger und Rohstoff zugleich. Entsprechend vielfältig sind seine Einsatzfelder, weshalb Wasserstofftechnologien bei der Transformation der Industrie in Richtung einer nachhaltigen Wertschöpfung eine Schlüsselposition einnehmen. Ein Beispiel: Deutschland nutzt allein in Chemie und Petrochemie aktuell rund 2 Mio. Tonnen H2 jährlich aus fossilen Quellen.
Diesen durch »grünen« Wasserstoff zu ersetzen, könnte über 2 % des CO2-Ausstoßes einsparen. Voraussetzung ist, dass sowohl ausreichend grüne Elektrizität als auch grüner Wasserstoff generiert werden. Überhaupt ist CO2-Vermeidung im Bereich der Industrie der zentrale Hebel für die Verbreitung von Wasserstofftechnologien, da Wasserstoff verschiedene Ansätze zur Defossilisierung der Produktionskette bietet. Aus diesem Grund gibt es seitens der Unternehmen bereits zahlreiche Anstrengungen, etablierte Produktionsprozesse auf Wasserstoff umzustellen und langfristig auf eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft hinzuwirken. Aufgabenstellung ist dabei, die Umstellung wirtschaftlich und nachhaltig zu gestalten, hin zu klimaneutralen industriellen Prozessen.
Über seine Bedeutung im Klimasektor, etwa als Bindeglied zwischen Energie- und Mobilitätswende und als unentbehrlicher Faktor im intelligenten Energiemanagement hinaus, stellen Wasserstoff und die dazugehörigen Technologien auch zentrale Elemente für die strategische Planung der Zukunftsfähigkeit des Industriestandorts und der Exportnation Deutschland dar.
Laut einer Mc Kinsey-Studie lässt sich grüner Wasserstoff ab dem Jahr 2030 zu wettbewerbsfähigen Preisen herstellen. Teilen sie diese Einschätzung?
Hier ist ein strategisches, konzertiertes Vorgehen der zuständigen Ressorts in der Bundesregierung sowie die Schaffung der politischen Rahmenbedingungen maßgeblich. Bislang werden die Elektrolyseure, die mithilfe von Strom Wasserstoff erzeugen, noch weitestgehend manuell hergestellt. Für die künftig erforderlichen Stückzahlen und Leistungen gilt es, die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen und entsprechende Produktionstechnologien zu entwickeln – also die Herstellung solcher Anlagen zu automatisieren, sie in den industriellen Maßstab zu überführen und die Herstellungskosten zu senken. Dabei ist auch eine Anpassung des regulatorischen Rahmens für Steuern, Abgaben und Umlagen auf Strom für Wasserelektrolyseure entscheidend.
Deutschland deckt derzeit nur etwa 15 Prozent seines Energieeinsatzes mit erneuerbaren Energien. Wo sollen die grünen Energien für die Wasserstoff-Produktion künftig herkommen?
Die technischen Potenziale von Wasserstoff sind enorm, da sich praktisch alle fossilen Energieträger substituieren lassen. Wenn Wasserstoff direkt oder indirekt als PtX-Kraftstoff die dominierende Lösung in vielen Anwendungen ist, werden in Summe 2600 bis 2850 TWh an Strombedarf in Deutschland für das Jahr 2050 quantifiziert. Dies erfordert einen erheblichen Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung in Deutschland, die 2018 einen Umfang von 226 TWh hatte. Das Ausbaupotenzial an erneuerbarer Stromerzeugung wird in Deutschland aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz bei 700 bis 1000 TWh gesehen. Somit reichen die heimischen Potenziale erneuerbarer Energien zur Deckung der Wasserstoff-Nachfrage nicht aus. Auch das Ausbaupotenzial für erneuerbare Stromerzeugung in den europäischen Nachbarstaaten ist begrenzt – was verdeutlicht, dass Wasserstoff, als bedeutender industrie- und geopolitischer Faktor ein europäisches Gemeinschaftsprojekt sein muss. Als Alternative zur Herstellung heimischer Stromkraftstoffe bietet sich deshalb eine Produktion in den Regionen der Welt an, die aufgrund ihrer geografischen und klimatischen Gegebenheiten ein natürlich hohes Angebot an erneuerbaren Energien haben, wie z. B. Marokko, Australien und Island.
Für die Defossilisierung der Produktionsketten muss der Wasserstoff auch bei der Chemie, den Zementwerken und Tankstellen ankommen. Welche Transport- und Speichertechniken werden sich langfristig durchsetzen?
Wasserstoff kann in flüssiger Form in Analogie zu LNG (Liquified Natural Gas) direkt transportiert werden, aber auch in chemisch gebundener Form wie Ammoniak, Methanol oder auch LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers). Viele Regionen in der Welt bereiten sich auf den Handel nachhaltig erzeugter Energieträger und Basischemikalien vor, was für Deutschland neue Energie-Kooperationen jenseits der bisherigen fossilen Energiepartnerschaften ermöglicht. Zur Realisierung derartiger Handelsrouten kommt den internationalen Häfen und den oft angrenzenden Industrieregionen eine große Bedeutung zu, da hier häufig nicht nur Raffinieren angesiedelt sind, sondern über die Logistikrouten auch eine Verteilinfrastruktur der Wasserstoff-Produkte gegeben ist.
Das Basiswasserstoffleitungsnetz entsteht erst langsam und zu hohen Kosten durch Umwidmung und Ausbau des Gasnetzes. Kommt das nicht zu spät?
Der Markthochlauf liegt noch vor uns, aber wir müssen jetzt die Weichen stellen. Hierfür ist zunächst eine umfassende Analyse des Infrastrukturbedarfs bzgl. der Umstellung der Erdgas-Infrastrukturen und neuer Wasserstoff-Pipelines erforderlich, auf der die Netzausbaupläne und grenzüberschreitender Infrastrukturaufbau aufsetzen können.
Die Kosten für Wasserstoffproduktion und -transport belasten auch die deutschen Industrien. Kann sie damit überhaupt international wettbewerbsfähig bleiben?
Derzeit begrenzt die hohe Belastung von Strom mit Abgaben und Steuern den Einsatz von erneuerbarem Wasserstoff aus betriebswirtschaftlicher Perspektive. Das Zielmodell für die regulatorischen Rahmenbedingungen sollte daher sowohl ein ökonomisch effizientes Gesamtsystem sein als auch zu einer weitgehenden Internalisierung von Umweltkosten (u. a. durch CO2-Emissionen) führen und ist grundsätzlich technologieoffen auszugestalten. So schlägt zum Beispiel auch der Nationale Wasserstoffrat vor, den für Elektrolyseanlagen eingesetzten Strom vollständig von der EEG-Umlage zu befreien. Gerade der hohe Infrastrukturbedarf sowie Pfadabhängigkeiten ergeben relevante Markteintrittsbarrieren für erneuerbaren Wasserstoff. Hier sollten regulatorische Eingriffe zur Technologieförderung geprüft werden.
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