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05.05.2021 | Energie

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Hoffnungsträger für die Energiewende: Welches Potenzial hat grüner Wasserstoff?

Der Klimaschutzplan hat das ehrgeizige Ziel, dass Deutschland bis 2050 weitgehend treibhausgasneutral ist. Wir wissen alle, dass es nicht nur die eine erneuerbare Energiequelle gibt und dass diese von Region und Region variieren. Auch grüner Wasserstoff wird nicht die alleinige Lösung sein, den Energiebedarf in Deutschland zu decken.

Roland Schmidt, Head Energy Performance Services (Foto: Siemens AG)

Dekarbonisierung, Dezentralisierung, Energieeffizienz sind in aller Munde – wie soll ökologisch, nachhaltig, wirtschaftlich sinnvoll und ohne Einbußen in der Resilienz der Stromversorgung vorangegangen werden?

Um CO2 neutral zu werden, müssen wir weg von fossilen Energieträgern – Dekarbonisierung. Um mit erneuerbaren Energien sinnvoll zu agieren, ist die Dezentralisierung enorm wichtig: Die Energie dort verbrauchen, wo sie herkommt bzw. entsteht und bestmöglich „lagerfähig“ für viele verbrauchende Sektoren, wie Industrie und Verkehr beispielsweise nutzen. Das Thema Energieeffizienz und der verantwortungsvolle Umgang mit unseren Ressourcen darf nicht vergessen werden, denn nur so können wir uns verantwortungsbewusst weiterentwickeln. Dies untermauert auch das Bundesministerium des Inneren, für Bau und Heimat (BMI). Die Energiewende ist zentral für eine sichere, umweltverträgliche und wirtschaftlich erfolgreiche Zukunft in Deutschland.

Welchen Beitrag kann Wasserstoff dazu leisten?

Wasserstoff (H2) ist weltweit das am meisten verbreitete Element. In der Industrie ist der Einsatz von dem hochentzündlichen Gas schon lange etabliert und nicht mehr wegzudenken. Hier sprechen wir allerdings von grauem Wasserstoff. Wasserstoff gibt es in etwaigen Farben, die Farben zeigen den Herstellungsprozess auf. Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, bei dem Herstellungsprozess wird CO2 freigesetzt. Laut Bundesministerium für Bildung und Forschung (siehe 2. Link) entstehen bei der Produktion von einer Tonne grauem Wasserstoff rund 10 Tonnen CO2. Anders ist das mit grünem Wasserstoff, der im Herstellungsprozess aus erneuerbaren Energien gewonnen wird und einen CO2-freien Fußabdruck mit sich bringt. Und genau da soll die Reise hingehen.

Der grüne Hoffnungsträger und seine Grenzen

Das Potenzial von grünem Wasserstoff richtet sich nach seiner Verfügbarkeit, den Speichermöglichkeiten und der Ausweitung seiner Einsatzbereiche.

Verfügbarkeit

Der Produktionsort im Sinne der Dezentralisierung ist in erster Linie an der Verfügbarkeit von Wasser gebunden. Für 1 Kilogramm (kg) H2 werden im Herstellungsprozess 17 kg Frischwasser benötigt. Damit scheiden Produktionsorte aus, die zwar sehr sonnen- oder windverwöhnt, aber wasserarm sind. Die Produktion von grünem Wasserstoff sollte ebenso dezentral angelegt sein, wie der spätere Verbrauch. Auch mit Blick auf Transportkosten macht dies Sinn. Der Transport von einem 1kg Wasserstoff kostet etwa 1 Euro pro 100 Kilometer. Zum einen ist das wirtschaftlich nicht rentabel im Vergleich zum niedriger bepreisten grauen Wasserstoff und zum anderen würde über zu weite Transportwege wiederum CO2 absondert werden. Damit grüner Wasserstoff ökologisch-nachhaltig und wirtschaftlich rentabel ist, gilt es eine Nutzung ohne lange Transportwege zu realisieren. Dies zumindest solange bis keine CO2-Steuer für grauen Wasserstoff anfällt. Aber das ist ein anderes Thema.

Speicherung

Mittels Elektrolyse wird aus erneuerbarem Strom und Wasser Wasserstoff hergestellt. Das Gas lässt sich beliebig lange speichern und könnte bei Bedarf sogar wieder in Strom umgewandelt werden, beispielsweise über eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage. Das spricht für Wasserstoff.

Einsatzbereiche

Für die Etablierung von grünem Wasserstoff sollten die bereits vorhandenen Nutzungssektoren, wie in der Industrie, Metallurgie, Stahlproduktion, Chemieindustrie usw. genutzt und die Nutzungsmöglichkeiten weiter ausgebaut werden.

Die weitere Einführung muss strukturiert angegangen werden:

Wo ist Potenzial?

Da kommt definitiv die Luftfahrt ins Spiel. Dazu ist zwar noch ein weiterer Prozess notwendig, um Kerosin zu verflüssigen, aber dennoch steckt ein immenses Potenzial in der wasserstoff-basierten Technologie für die Reduktion von CO2. Flugstrecken sind genau planbar hinsichtlich Route und Betankung. So kann die Betankung strukturiert an den geeignetsten Knotenpunkten erfolgen. Das gleiche gilt für den planbaren öffentlichen Verkehr: Züge und Busse. In weiterer Zukunft für eine wasserstoffbasierte-Energieversorgung wäre der planbare LKW-Verkehr zu sehen und dann erst folgend der freie LKW- und PKW-Verkehr als ein eher ungeordnetes System. Umso individueller die Mobilität, umso schwieriger und aufwändiger gestaltet sich die Planung eines Versorgungsnetzes.

Ausblick

2018 lag der Bedarf an Wasserstoff in Deutschland bei 1,8 Millionen Tonnen, Tendenz steigend. Ziel ist es nicht, den Energiebedarf in Deutschland mit Wasserstoff zu decken. Vielmehr soll Wasserstoff dann produziert werden, wenn die Region Stromüberschüsse verzeichnet. Wasserstoff wird den Energiehandel auf lokaler Ebene weiter voranbringen, denn die Wasserstoffproduktion ist netz- und systemdienlich. Besteht ein lokales Defizit in der Stromversorgung, dann kann es mit einem Wasserstoffspeicher lokal behoben werden. Das ist neu: ein Schritt weiter weg von dem globalen Stromnetz zu einem lokaleren Netz. Um damit eine Steigerung der Resilienz der Stromversorgung und Netzstabilität zu erreichen und das klimaneutral.