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Energiewende

Welches Potenzial hat »grüner« Wasserstoff?

05. Mai 2021, 08:48 Uhr   |  Ralf Higgelke

Welches Potenzial hat »grüner« Wasserstoff?
© Siemens

Roland Schmidt, Head of Energy Performance Services bei Siemens Smart Infrastructure

Bis 2050 will Deutschland weitgehend treibhausgasneutral sein. Welchen Beitrag »grüner« Wasserstoff leisten könnte und welche Grenzen es gibt, beschreibt Roland Schmidt, Head of Energy Performance Services bei Siemens Smart Infrastructure.

Dekarbonisierung, Dezentralisierung, Energieeffizienz sind die drei Faktoren, mit denen es möglich wird, die Energiewende ökologisch, nachhaltig, wirtschaftlich sinnvoll und ohne Einbußen in der Resilienz der Stromversorgung zu gestalten.

Um CO2-neutral zu werden, müssen wir weg von fossilen Energieträgern – Stichwort 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 weitesten verbreitete Element. In der Industrie ist der Einsatz des hochentzündlichen Gases schon lange etabliert und nicht mehr wegzudenken. Hier sprechen wir allerdings von »grauem« Wasserstoff.

Wasserstoff gibt es in etwaigen »Farben«, wobei diese den Herstellungsprozess aufzeigen. »Grauer« Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, denn bei dem Herstellungsprozess wird CO2 freigesetzt. Laut Bundesministerium für Bildung und Forschung  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 kg Wasserstoff 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 ist dies sinnvoll. Der Transport von einem 1 kg »grüner« 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 – 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. Gleiches 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 aufwendiger 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.

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