Wasserstoff-Energiespeicher-Gastank mit Sonnenkollektoren, Windturbine und Energiespeicher-Containereinheit im Hintergrund

Klimaneutral produzierter Wasserstoff soll bei der Energiewende helfen. (Bild: malp - stock.adobe.com)

Wunderstoff Wasserstoff: Kein anderes Element soll auf dem Weg zur Klimaneutralität 2045 eine so große Rolle spielen wie "Hydrogenium", in chemischen Formeln schlicht "H". Voraussetzung: Er wird "grün" hergestellt, also klimaneutral mit Ökostrom. Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck (Grüne) und der kanadische Energieminister Jonathan Wilkinson unterzeichneten am Dienstag (23.8.) im kanadischen Stephenville ein Abkommen, das zum Export von Wasserstoff von Kanada nach Deutschland ab dem Jahr 2025 führen soll. Habeck bezeichnete die Einigung als Meilenstein.

Was ist Wasserstoff, und wo wird er verwendet?

Auf der Erde kommt der Hoffnungsträger nicht in Reinform vor, sondern nur in Verbindung mit anderen Elementen, vor allem mit Sauerstoff, nämlich als Wasser (H2O). Als Grundstoff für die chemische Industrie wird Wasserstoff schon lange verwendet, etwa zur Herstellung von Ammoniak, einer Ausgangsbasis für Düngemittel. Als Energieträger zur Stromerzeugung kommt Wasserstoff etwa in Autos mit Brennstoffzellen zum Einsatz.

Wo kommt der Wasserstoff bislang her?

In Deutschland werden laut Nationaler Wasserstoffstrategie (NWS, 2020) jährlich rund 1,65 Millionen Tonnen Wasserstoff mit einem Energiegehalt von rund 55 Terawattstunden verbraucht, vor allem von der chemischen Industrie. Immer muss er zuvor mit Hilfe von Energie aus einem Ausgangsstoff abgespalten werden. Gewonnen wird er bislang überwiegend aus Methan, also dem Hauptbestandteil von fossilem Erdgas.

Alles Wissenswerte zum Thema CO2-neutrale Industrie

Sie wollen alles wissen zum Thema CO2-neutrale Industrie? Dann sind Sie hier richtig. Alles über den aktuellen Stand bei der klimaneutralen Industrie, welche technischen Innovationen es gibt, wie der Maschinenbau reagiert und wie die Rechtslage ist erfahren Sie in dem Beitrag "Der große Überblick zur CO2-neutralen Industrie".

Um die klimaneutrale Industrie auch  real werden zu lassen, benötigt es regenerative Energien. Welche Erneuerbaren Energien es gibt und wie deren Nutzen in der Industrie am höchsten ist, lesen Sie hier.

Oder interessieren Sie sich mehr für das Thema Wasserstoff? Viele Infos dazu gibt es hier.

Gibt es verschiedene Wasserstoff-Sorten?

Jein. Eigentlich ist Wasserstoff immer Wasserstoff. Allerdings unterscheiden sich die Herstellungsverfahren, bei denen etwa Wasserdampf oder Strom die Energie liefern. Um am Namen die Art der Herstellung ablesen zu können, hat man Farben gewählt - wohlgemerkt nur für die Bezeichnung. Eingefärbt wird nichts.

So spricht man von "grauem" Wasserstoff, wenn bei der Herstellung das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) entweicht. Wird das Kohlendioxid gespeichert, bezeichnet man ihn als "blau". Wird dabei fester Kohlenstoff gewonnen, wird der Wasserstoff "türkis" genannt. Am liebsten ist den meisten Politikerinnen und Politikern aber "grüner" Wasserstoff, der klimaneutral mit Hilfe von Ökostrom produziert wird. Bei dieser sogenannten Elektrolyse wird unter Einsatz von grünem Strom das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

Warum ist Wasserstoff ein Hoffnungsträger?

Wasserstoff gilt als entscheidender Baustein im künftigen klimaneutralen Energiemix. Er soll Lücken schließen, weil nicht alles mit elektrischer Energie betrieben werden kann. "Es gibt so viele Dinge in unserem Energiesystem, im Verkehr, beim Heizen und in industriellen Prozessen, die wir direkt elektrifizieren können. Und wo immer wir etwas direkt elektrifizieren können, müssen wir das tun", sagt etwa der Chef des europäischen Windkraftverbandes Windeurope, Giles Dickson. "Aber wir können nicht alles direkt elektrifizieren." Dort komme Wasserstoff ins Spiel, "für Teile der Schwerindustrie, für Teile des Schwerlastverkehrs, die wir durch Wasserstoff dekarbonisieren müssen".

In der Stahlindustrie etwa soll der Stoff eine zentrale Funktion übernehmen: Wo bei der Herstellung von Roheisen bislang Kohlenstoff dem Eisenerz den Sauerstoff entzieht, soll künftig Wasserstoff ran. Abfallprodukt ist dann nicht mehr klimaschädliches CO2, sondern Wasser. Die Umstellung der Verfahren ist sehr teuer, kann aber eine große Wirkung entfalten: Die Stahlindustrie in Deutschland ist nach eigenen Angaben für rund 30 Prozent des industriellen CO2-Ausstoßes verantwortlich.

Die klimaneutrale Fabrik soll Wirklichkeit werden. Wie das geht und welche Technologien Maschinenbauer dazu in einer Wasserstoffwirtschaft anbieten können, lesen Sie hier: "Das ist der Weg zur CO2-neutralen Fabrik mittels Wasserstoff"

Wieviel Wasserstoff braucht Deutschland?

Für das Jahr 2030 geht die Wasserstoffstrategie von einem Bedarf von etwa 90 bis 110 Terawattstunden in Deutschland aus. Davon sollten den bisherigen Planungen zufolge bis zu 14 Terawattstunden durch neue Elektrolyseanlagen in Deutschland produziert werden. Der überwiegende Teil der Wasserstoffnachfrage werde aber importiert werden müssen. Die Annahmen dürften sich aber ändern: Noch in diesem Jahr plant die Bundesregierung laut Koalitionsvertrag ein "ambitioniertes Update" der Strategie. Schon im Koalitionsvertrag wurde die bis 2030 im Inland geplante Erzeugungskapazität im Vergleich zur NWS verdoppelt.

Woher sollen die Wasserstoffimporte kommen?

Die Bundesregierung setzt unter anderem auf internationale Kooperationen - etwa mit Australien und Afrika, also Regionen mit reichlich Sonnenschein. Für Westafrika wurde bereits ein sogenannter Potenzialatlas zusammengestellt. Ein Ergebnis: Mit Solarstrom erzeugter Wasserstoff lässt sich in Nordafrika deutlich günstiger herstellen als in Deutschland.

Auch deutsche Unternehmen arbeiten längst an Versorgungsnetzen, um in einigen Jahren klimaneutral hergestellten Wasserstoff und Wasserstoffverbindungen wie Ammoniak nach Deutschland zu holen. Vereinbarungen mit einem australischen Unternehmen haben etwa der Energiekonzern Eon und der Chemiekonzern Covestro geschlossen. Am Dienstag wurde bekannt, dass Eon und der Energiekonzern Uniper grünen Wasserstoff aus Kanada beziehen wollen. Er soll in Ammoniak gebunden nach Deutschland kommen.

Auch Mercedes-Benz und Volkswagen haben ein Abkommen mit Kanada geschlossen. Worum es dabei geht, lesen Sie hier.

Fachkonferenz: Die CO2-neutrale Fabrik

Weltkugel mit Elementen zur Erneuerbaren Energie
(Bild: lassedesignen - stock.adobe.com)

Am 11. und 12. Oktober 2022 treffen sich Experten aus Wissenschaft, Forschung und Industrie in Augsburg, um alle relevanten Themen zur Erreichung der Klimaziele für produzierende Unternehmen zu besprechen.

 

Um diese Themen geht es unter anderem:

  • Energieversorger und ihr Beitrag zur CO2-Neutralität von Fabriken
  • Umsetzungsbeispiele zur CO2-Neutralität
  • Scope 3
  • Sektorkopplung

Highlight der Veranstaltung ist die Werksführung bei Kuka in Augsburg.

 

Alle weiteren Informationen und die Anmeldung finden Sie hier: Fachkonferenz CO2-neutrale Fabrik

Kann Wasserstoff in Gaskraftwerken auch Erdgas ersetzen?

Das ist die Idee. Neue Gaskraftwerke sollen daher schon jetzt "H2-ready" gebaut werden, also mit der Möglichkeit, dort später Wasserstoff zu verbrennen. Sie sollen die Stromversorgung gewährleisten, wenn kein Wind weht und keine Sonne scheint. Bislang war Erdgas als Brücke gedacht. "Erdgas ist für eine Übergangszeit unverzichtbar", heißt es noch im Koalitionsvertrag. Wie sich die Gaskrise vor dem Hintergrund des russischen Krieges gegen die Ukraine auswirken wird, ist offen. "Der ganze Krieg beschleunigt jetzt auch die grüne Wasserstoffagenda", sagte Klimastaatssekretär Patrick Graichen schon Mitte März.

Wie kommt der Wasserstoff zu den Nutzern?

Wo der Wasserstoff nicht direkt etwa neben einer Elektrolyseanlage in einem Chemiewerk verwendet wird, soll er über Leitungen zu den Kunden gepumpt werden. Die Gas-Fernleitungsnetzbetreiber haben längst mit entsprechenden Planungen begonnen. So soll das sogenannte H2-Netz im Jahre 2030 in Deutschland rund 5.100 Kilometer lang sein. Dabei basieren rund 3.700 Leitungskilometer auf bereits bestehenden, umgestellten Erdgasleitungen. Teuer wird es trotzdem: Die Investitionskosten bis dahin werden auf etwa sechs Milliarden Euro geschätzt.

Wo ist der Haken?

Der ehrgeizige Plan ist für Wirtschaft und Politik eine gewaltige Herausforderung. Denn für viele der gedachten Anwendungen müssen Lösungen, die im großen Maßstab umsetzbar sind, erst noch entwickelt werden. Zudem ist grüner Wasserstoff bei weitem noch nicht in ausreichenden Mengen zu wettbewerbsfähigen Preisen verfügbar. Und schließlich müssen erst die Verteilnetze entstehen, in denen die riesigen Mengen dorthin transportiert werden, wo sie gebraucht werden. "Wir versuchen etwas, was nie da gewesen ist, nämlich gleichzeitig eine Nachfrage, eine Infrastruktur und ein Angebot hochzufahren", fasste Falko Ueckerdt vom Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung die Aufgabe einmal zusammen.

Um sie zu schultern, hat der Bund Ende Mai 2021 ein milliardenschweres Förderpaket im Rahmen des Programms "Important Projects of Common European Interest" speziell für Wasserstoff geschnürt. Es umfasst 62 Großprojekte, die sich um die gesamte Wertschöpfungskette beim grünen Wasserstoff drehen: Die Stahl-, Chemie- und Autoindustrie kommt dabei vor, aber auch Elektrolyseure.

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dpa