29. September 2020
Wasserstoff
Energiewirtschaft

Wasserstoff – eine Bestandsaufnahme zum Energieträger der Zukunft (Teil 1)

National und international nimmt der Energieträger Wasserstoff zunehmend eine führende Rolle bei der Erreichung der Ziele des Pariser Klimaabkommens ein.

In einer Serie von Blogbeiträgen betrachten wir beginnend mit diesem Beitrag unterschiedliche Aspekte der Entwicklung einer Wasserstoffwirtschaft, die prägenden Einfluss auf die künftige Struktur der Energiewirtschaft haben wird.

Wasserstoff erlebt eine Renaissance

Sowohl auf europäischer wie auch auf deutscher Ebene wurde das Thema Wasserstoff lange Zeit nur sehr zögerlich thematisiert. Zu sehr stand die Vision einer „All Electric Society“ im Vordergrund, bei der Strom aus erneuerbaren Energien alle fossilen Energien perspektivisch ersetzen sollte. In einem solchen Szenario spielte Wasserstoff als künftiger Baustein der Energieversorgung keine bedeutende Rolle. Diese politische Grundsatzentscheidung wurde jedoch in den letzten Jahren sowohl auf Ebene der EU als auch in Deutschland relativiert.

Zum einen wuchs die Erkenntnis, dass die verfügbar zu machenden Mengen an erneuerbarem Strom bei weitem nicht den gesamten Energiebedarf decken können. Darüber hinaus ergaben sich neue technologische Optionen zur Speicherung von erneuerbarem Strom in Form von Wasserstoff. Außerdem richtete sich der Blick verstärkt auf die Industrie. Hier bietet sich wegen des hohen Energieverbrauchs ein vielversprechendes Einsatzgebiet für klimaneutralen Wasserstoff. In der Industrie werden für eigene Zwecke schon seit Jahrzehnten große Mengen an Wasserstoff mit hohem CO2-Ausstoß produziert, so dass ein hohes CO2-Einsparpotenzial besteht und der Industriebedarf den Markthochlauf von (grünem) Wasserstoff unterstützen kann. Außerdem steht mit dem europaweit sehr gut ausgebauten Erdgasnetz eine Infrastruktur zur Verfügung, die für den Transport von Wasserstoff mit gewissen technischen Modifikationen genutzt werden kann.

Der vorliegende erste Blogbeitrag beleuchtet die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung und ihre Rezeption im deutschen Umfeld.

Die Nationale Wasserstoffstrategie

Ursprünglich für Ende 2019 angekündigt hat die Bundesregierung nach langen Diskussionen zwischen den Regierungsparteien im Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie vorgelegt. Diese steht unter dem Motto „Potenzial erkennen, Chancen nutzen“. Sie gliedert sich auf in die Kapitel (i) Ziele und Ambitionen, (ii) Status Quo, Handlungsfelder und Zukunftsmärkte, (iii) Governance und (iv) notwendige Schritte für den Erfolg der Nationalen Wasserstoffstrategie.

Leitprinzipien der Strategie

Leitbild der Strategie ist die Zusammenführung von Versorgungssicherheit, Preisgünstigkeit und Umweltverträglichkeit mit innovativem und intelligentem Klimaschutz. Dies ist – so die Bundesregierung – für den Erfolg der Energiewende unabdingbar. Alternativen zu den derzeit und auch perspektivisch noch erforderlichen fossilen Energieträgern sind zu entwickeln. Dies gilt insbesondere für gasförmige und flüssige Energieträger, die in einer industriell geprägten Wirtschaft, wie der deutschen Wirtschaft, auch künftig eine wichtige Rolle spielen werden. Vor diesem Hintergrund wird Wasserstoff eine Schlüsselrolle bei der Durchführung der Energiewende zugeschrieben. Allerdings wird dauerhaft nur der Einsatz von grünem Wasserstoff als zielführend angesehen. Auf dem Weg dorthin wird übergangsweise auch blauer und türkiser Wasserstoff eine Rolle spielen. Ausgangspunkt für eine erfolgreiche Markteinführung von Wasserstoff ist die Schaffung eines funktionierenden Marktes für die Herstellung und den Verbrauch von Wasserstoff in Deutschland.

Insgesamt sieht die Strategie umfangreiche Fördermittel für Forschung und Entwicklung sowie Anwendungstechnologien von Wasserstoff vor. Internationale Zusammenarbeit und Partnerschaften runden das Konzept ab.

Der Aufbau von Erzeugungskapazitäten ist notwendig

Die Bundesregierung erwartet für 2030 eine Nachfrage nach Wasserstoff zwischen 90 und 110 TWh. Um diesen Bedarf zumindest teilweise decken zu können, sollen bis zu 5 GW Erzeugungskapazität geschaffen werden. Hierzu werden Erzeugungsanlagen auf Land sowie auf See als erforderlich angesehen. Dies entspricht einer Produktion von grünem Wasserstoff von bis zu 14 TWh und einer benötigten erneuerbaren Strommenge von bis zu 20 TWh. Weitere 5 GW Erzeugungskapazität sollen bis 2035, spätestens 2040 installiert werden.

Um Wasserstoff langfristig am Markt zu etablieren, sind die Erzeugungskapazitäten für erneuerbaren Strom insbesondere aus Windkraft und Fotovoltaik systematisch weiterzuentwickeln. Die Einführung einer CO2-Bepreisung für fossile Energien im Mobilitätsbereich sowie im Wärmemarkt stellt einen wichtigen Beitrag zur Unterstützung der Erzeugung von grünem Wasserstoff dar. Die hieraus resultierende Kostenbelastung soll durch eine Verringerung der EEG-Umlage kompensiert werden. Weiterhin soll geprüft werden, ob zur Herstellung von grünem Wasserstoff verwendeter Strom von Steuern und Abgaben entlastet werden kann, insbesondere auch durch eine Befreiung von der EEG-Umlage.

Der Industriesektor ist Katalysator für einen Wasserstoffmarkt

Die Strategie identifiziert den Industriesektor als wesentlichen Treiber für den Markthochlauf von Wasserstoff sowie die Weiterentwicklung der Wasserstofftechnologie. Mehr als 80 TWh Wasserstoff werden erforderlich sein, um die deutsche Stahlproduktion bis 2050 klimaneutral zu gestalten. Die Umstellung der deutschen Raffinerie- und Ammoniakproduktion auf Wasserstoff würde überdies etwa 22 TWh grünen Wasserstoff erfordern. Die Umstellung der industriellen Produktion soll durch entsprechende Investitionskostenzuschüsse für den Bau von Elektrolyseanlagen unterstützt werden. Darüber hinaus wird ein Programm für Carbon Contracts for Difference (CFD) aufgebaut, das sich in erster Linie auf die Stahl- und Chemieindustrie mit prozessbedingten Emissionen bezieht. Mit diesem Programm wird die Förderung der Differenzkosten zwischen tatsächlichen Vermeidungskosten bzw. eines projektbezogenen, vertraglich definierten CO2-Preises pro vermiedener Menge Treibhausgasemissionen und ETS-Preisen für den Aufbau und den Betrieb von Technologien zur Dekarbonisierung garantiert.

Der Mobilitätsmarkt bietet großes Potenzial

Im Bereich der Mobilitätsanwendungen wird Wasserstoff ein hohes Potenzial zugeschrieben. Wasserstoffbasierte oder auf Power-to-Gas setzende Mobilität stellt eine geeignete Alternative für die Anwendungen dar, in denen batterieelektrische Mobilität entweder nicht zielführend oder technisch nicht sinnvoll umsetzbar ist. Besonderes Augenmerk wird auf einen bedarfsgerechten Ausbau des Wasserstofftankstellennetzes gelegt. Eher langfristiges Potenzial wird im Luftverkehr und im maritimen Sektor gesehen. Dort wird der Bedarf für klimaneutrale Kraftstoffe zunehmen, die auf der Basis von Wasserstoff oder Power-to-Gas bereitgestellt werden können. Im Luftverkehr sowie im küstennahen und Binnenschiffsverkehr können sowohl Brennstoffzellen als auch batterieelektrische Antriebe eine Option für bestimmte Anwendungsbereiche sein.

Auch im Wärmemarkt besteht Potenzial

Auch wenn der Wärmemarkt als Zielmarkt für Wasserstoff nicht im Vordergrund steht, werden ihm Entwicklungschancen zugestanden. Denn auch nach Realisierung der Effizienz- und Elektrifizierungspotenziale bei der Prozesswärmeherstellung oder im Gebäudesektor wird langfristig ein Bedarf an gasförmigen Energieträgern bestehen bleiben. In diesem Bereich kann Wasserstoff einen Beitrag zur der Dekarbonisierung von Teilen des Wärmemarktes leisten. Für den Zeitraum von 2020-2024 sind Fördermittel für die Anschaffung hocheffizienter Brennstoffzellenheizgeräte von bis zu EUR 700 Mio. eingeplant.

Die Transportinfrastruktur ist weiterzuentwickeln

Für die Entwicklung eines funktionierenden Wasserstoffmarktes ist eine entsprechende Transport- und Verteilerinfrastruktur Voraussetzung. Deutschland verfügt über ein weiträumig integriertes Fernleitungs- und Verteilernetz für Gas mit zahlreichen angeschlossenen Gasspeichern. Diese Infrastruktur muss weiterentwickelt werden, um die Marktchancen von Wasserstoff nutzen zu können. Hierbei spielen auch Sicherheitsgesichtspunkte eine hervorgehobene Rolle. Bei der künftigen Nutzung der Erdgasinfrastruktur durch Wasserstoff geht es aber nicht nur um die Umwidmung der bestehenden Infrastruktur, sondern auch um den Bau neuer, reiner Wasserstoffnetze. Erdgasleitungen, die nicht länger zum Transport von Erdgas benötigt werden, können zu Wasserstoffnetzen weiterentwickelt werden. Aber auch die Beimischung von Wasserstoff in die bestehenden Erdgasnetze ist, soweit technisch möglich, voranzutreiben. Die regulatorischen Rahmenbedingungen sowie die technischen Regelsetzung werden überprüft und gegebenenfalls angepasst, um eine Weiterentwicklung der Transportinfrastruktur in Richtung eines Wasserstoffnetzes zu ermöglichen.

Ein nationaler Wasserstoffrat wird einberufen

Die Bundesregierung setzt einen nationalen Wasserstoffrat ein, der aus 26 hochrangigen Experten in der Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft besteht. Die Mitglieder sollen über die entsprechende Expertise verfügen. Die Aufgabe des Wasserstoffrats besteht in der Beratung und Unterstützung der Bundesregierung bei der Umsetzung und Weiterentwicklung der nationalen Wasserstoffstrategie. Der Wasserstoffrat hat bereits seine Arbeit aufgenommen.

Die Reaktionen auf die Wasserstoffstrategie sind gemischt

In den Branchenverbänden ist die Strategie teilweise auf Zustimmung gestoßen, wenn auch mit dem Hinweis, dass dies einen ersten Schritt auf dem Weg zur Dekarbonisierung von Industrie, Verkehr und Wärmesektor darstelle. Die Kritik von Umweltverbänden richtet sich vor allem gegen die Rolle von blauem Wasserstoff beim Markthochlauf; hier würde eine Chance verpasst, von vorneherein ausschließlich auf grünen Wasserstoff zu setzen, um so das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen. Zum Teil wird eingewendet, es sei eine Illusion, dass man die heutigen Erdgasmengen vollständig durch Wasserstoff ersetzen könne. Wenn die Bundesregierung tatsächlich den grünen Wasserstoff nach vorne bringen wolle, dürfe sie nicht im gleichen Atemzug den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien behindern. Kritisch angemerkt wird auch, dass die Umsetzung der Strategie weitgehend im Unklaren liege und die notwendigen privatwirtschaftlichen Investitionen wegen der mangelnden Rechtssicherheit und Planbarkeit gefährdet seien. Da grüner Wasserstoff überdies nur in sehr geringen Mengen in Deutschland herstellbar ist, muss er in großen Mengen aus anderen Ländern importiert werden – unklar ist aber bislang, welche Exportländer hierfür in Betracht kommen. Schließlich perpetuiere die Strategie den gegenwärtigen hohen Energieverbrauch und lasse zentrale Anforderungen an Energieeinsparung und Energieeffizienz außer Acht.

Auf die Umsetzung kommt es an

Nach der bekannten Fußballerweisheit „Entscheidend ist auf’m Platz“ wird es vor allem darauf ankommen, mit welcher Priorität und Stringenz die strategischen Weichenstellungen umgesetzt werden. Neben der nationalen Perspektive wird es auch auf die europäische und internationale Entwicklung ankommen. Hierbei ist eine möglichst frühe Marktreife und -fähigkeit der Technologien und Anwendungen entscheidend. Klimaschutz muss sich mindestens mittelfristig „rechnen“ – das ist auch bei Wasserstoff nicht anders. Es ist trotz aller kritischen Stimmen deshalb zu begrüßen, dass die Bundesregierung ihre anfängliche Zurückhaltung aufgegeben hat und Deutschland, wenn nicht an vorderster Front so doch in der Gruppe der Early Mover, platziert hat und damit sowohl für den Klimaschutz wie auch die deutschen Technologieinteressen eintritt.

Im ersten Teil haben wir eine Bestandsaufnahme zum Energieträger der Zukunft gemacht. Dafür haben wir uns der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung und ihrer Rezeption im deutschen Umfeld gewidmet. Im dritten Teil dieser Blogserie zu Wasserstoff befassen wir uns näher mit der Marktkonsultation der BNetzA zur Regulierung von Wasserstoffnetzen.

Tags: Erzeugung Industrie Mobilität Transport Wasserstoff


Dieter Hluchy
am 29.09.2020 um 09:39:04

Guten Morgen, ergänzend zu Ihrem Artikel der Hinweis, dass im Regierungspaket das Wort „Wasserstoff“ gerade einmal 28mal vorkommt …

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