Die Energie der Zukunft: Wasserstoff

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Treibstoff der Zukunft Wie die Welt eine Wasserstoffwirtschaft aufbauen kann

26.10.2022

Er ist vielseitig und reichlich vorhanden: Wasserstoff könnte einen erheblichen Beitrag dazu leisten, dass die Welt ihre Klimaziele erreicht. Bereits jetzt ist er eine Komponente in allen acht Szenarien für Netto-Null-Emissionen der europäischen Kommission für das Jahr 2050.

Ende 2021 hat die deutsche Bundesregierung 900 Millionen Euro freigegeben, um die grüne Wasserstoffwirtschaft zu fördern. Ziel des Programms „H2Global“ ist es, Wasserstoffprojekte außerhalb der EU zu unterstützen, um die Nachfrage von Deutschland und der EU zu decken. Denn die Fähigkeit, Wasserstoff nachhaltig zu produzieren und zu transportieren, könnte ihn zu einer alltäglich einsetzbaren, kohlenstoffarmen Energie-Alternative machen, die die Welt dringend benötigt.

Wasserstoff ist auf dem besten Weg, einer der am weitesten verbreiteten und vielseitigsten Energieträger zu werden, vor allem wenn Regierungen und der private Sektor ihre Investitionen in Wasserstofflösungen erhöhen. Prognosen sprechen davon, dass bis 2050 kohlenstoffarmer Wasserstoff 7 Prozent des weltweiten, finalen Energiebedarfs ausmachen wird. Laut der Forschungs- und Beratungsgruppe Wood Mackenzie wird der Bedarf insgesamt auf bis 211 Millionen Tonnen im Jahr 2050 ansteigen – während er heute bei fast Null liegt.

Wasserstoff kann auch eine wichtige Rolle dabei spielen, Energieversorgungssicherheit und Wirtschaftswachstum zu gewährleisten, vor allem da Länder weltweit versuchen, sich von ausländischen Öl- und Gaslieferungen zu lösen. Der Krieg in der Ukraine und die Abhängigkeit europäischer Staaten von russischer Energie hat diesen Punkt besonders verdeutlicht. Viele Beobachter glauben, dass die Invasion der Ukraine durch Russland die Energiewende beschleunigen könnte, da immer mehr Länder sich darum bemühen, die Abhängigkeit von russischem Gas zu reduzieren.

Die europäische Kommission hat kürzlich einen neuen Plan veröffentlicht mit dem Ziel, diese Abhängigkeiten von russischen, fossilen Energieträgern bis Ende des Jahres um zwei Drittel zu verringern – „erneuerbarer Wasserstoff“ ist dabei ein zentraler Bestandteil dieser Bemühungen und die aktuellen Ziele für die Versorgung mit grünem Wasserstoff sollen bis 2030 vervierfacht werden.

Weiterer Rückenwind für grünen und blauen Wasserstoff ist die Zunahme der ESG-Initiativen und der Druck von Kunden, den Planeten nachhaltiger zu gestalten. Von großen Handelsketten über Tech-Riesen bis hin zu Transportunternehmen wollen Firmen ihre Emissionen auch innerhalb ihrer gesamten Lieferketten senken, damit die langfristige Einführung von umweltfreundlichen Wasserstoff auch wirtschaftlichen sinnvoll ist.

Drei Schritte zur Wasserstoff-Zukunft

Wir stehen immer noch am Anfang der Wasserstoffwirtschaft. Doch während die Welt die Suche nach innovativen Lösungen zur Bekämpfung des Klimawandels fortsetzt, ist Wasserstoff dabei sich als eine veritable Energiequelle und ein Treiber des Wirtschaftswachstums zu etablieren. Damit Wasserstoff flächendeckend eingesetzt werden kann, sind drei Dinge erforderlich: Ein größeres Angebot durch eine entsprechende Produktion, eine praktikable Infrastruktur für den Transport und ein niedrigerer Preis im Endverbrauch.

1. Die Angebots- und Produktionsmengen

Der erste und sehr wichtige Pfeiler, auf dem die Wasserstoffwirtschaft stehen muss, ist eine bessere Versorgung und eine größere Verfügbarkeit von „blauem“ und „grünem“ Wasserstoff. Heute ist der Großteil des produzierten Wasserstoffs „grau“, also die kohlenstoffintensivste Form. Er wird aus fossilen Kraftstoffen ohne den Einsatz von Technologien zur CO2-Reduktion gewonnen, was bedeutet, dass Kohlenstoffdioxid während des Produktionsprozesses freigesetzt wird.

Die Produktion von „grünem“ Wasserstoff verwendet ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien, um während der Elektrolyse die Wasserstoffmoleküle von den Sauerstoffmolekülen im Wasser zu trennen. Was dieses Verfahren nachhaltig macht ist die Tatsache, dass kein umweltschädliches CO2 als „Abfallprodukt“ entsteht und der Strom, der für diese Prozedur verwendet wird, aus erneuerbaren Quellen wie Solarenergie und Windkraft stammt. Es sind jedoch noch weitreichende Investitionen nötig, um das Angebot an emissionsfreiem Wasserstoff signifikant zu erhöhen und gleichzeitig die Produktionskosten zu senken.

„Blauer“ Wasserstoff stammt auch aus natürlichem Gas, jedoch werden im Gegensatz zum grauen Wasserstoff die Kohlenstoff-Emissionen aufgefangen und unterirdisch aufbewahrt, was den CO2-Ausstoß massiv senkt. Blauer Wasserstoff ist eine kritische Brückentechnologie, um an den grünen Wasserstoff, die sauberste Form, heranzukommen. Er ist zurzeit ein Wegbereiter für die Dekarbonisierung und ist bereits jetzt in großem Maßstab verfügbar.

2. Die Infrastruktur ist essenziell

Der zweite Schlüssel zum großflächigen Gebrauch von Wasserstoff ist der Aufbau einer Infrastruktur, um den Wasserstoff effektiv transportieren, speichern und liefern zu können: Es braucht Rohre, Tanks und Pumpen. Neben einer ausreichenden Produktion von blauem und grünem Wasserstoff, wird es von besonderer Bedeutung sein, die Einrichtungen und Pipelines zu entwickeln, die das Material sicher speichern und liefern können.

All dies wird Zeit benötigen. Um einen kommerziell-industriell rentablen Maßstab zu erreichen müssen Industrien Lösungen priorisieren, die jetzt Emissionen reduzieren, während sie gleichzeitig an der Infrastruktur mitarbeiten, die erneuerbare Wasserstoff-Energie in der Zukunft unterstützt.

In Zahlen gesprochen könnte dies bedeuten, dass für eine langfristige Dekarbonisierung der Industrie weltweit in den kommenden 30 Jahren ein Investitionsvolumen von 15 Billionen US Dollar erforderlich wird, so die US-amerikanische Energy Transistions Comission. Laut deren Studie würden in etwa 85 Prozent der Summe für die Erzeugung der Elektrizität gebraucht, die restlichen 15 Prozent für Produktionsstätten sowie für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff.

Die Entwicklung eines sich selbst tragenden Systems wird von entscheidender Bedeutung sein für die Skalierung grünen Wasserstoffs. Dazu wird es die Zusammenarbeit von zahlreichen unterschiedlichen Akteuren aus vielen Industrien benötigen, die auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten. Dies schließt Unternehmen auf allen Ebenen der Wertschöpfungsketten mit ein – von der eigentlichen Produktion bis zur finalen Kohlenstoffbindung und alle Ebenen dazwischen.

3. Anreize treiben die Einführung voran

Die dritte Zutat, die für einen weitreichenden Einsatz von Wasserstoff nötig ist, sind Anreize wie Steuervergünstigungen, um die Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen und die Einstiegskosten zu senken. In Zeiten, in denen Strom- und Gasversorgungsunternehmen zunehmend über größere Investments in kohlenstoffarmen Wasserstoff nachdenken, ist der hohe Preis heutiger Technologien und Produktionsanlagen ein großes Hindernis und kann den Fortschritt behindern.

Erste positive Entwicklungen dieser Art sieht man bereits im eingangs erwähnten „H2Global“-Projekt der Bundesregierung. Dieses Projekt ist genau dazu gedacht, die, vor allem zu Beginn des Umstiegs auf Wasserstoff, entstehenden Kosten abzumildern und so die Einstiegsbarrieren für Unternehmen gering zu halten. Ähnliche Entwicklungen finden sich in zahlreichen weiteren Ländern. In den USA wird beispielsweise neben einem staatlich geförderten Infrastruktur-Ausbau auch das Auffangen von CO2 in der Produktion pro Tonne vergütet und ein Topf mit Mitteln für Steuererleichterungen für die Wasserstoff-Industrie bereitgestellt.

Ausblick

Eine nachhaltige Energie ist von entscheidender Bedeutung und das nicht nur für die Industrie, wenn wir die bevorstehende weltweite Klimakrise angehen und überwinden wollen. Aber es bedarf jetzt von allen Beteiligten akuter Handlungen.

Immer mehr Unternehmen weltweit implementieren Netto-Null-Strategien in ihre Unternehmensrichtlinien, um die weltweiten Klimaziele zu erreichen und Wasserstoff in allen Facetten wird ein zunehmend prominenter Bestandteil. Aber wir stehen noch direkt am Anfang dieser herausfordernden Reise. Der Pfad zur Netto-Null ist komplex,lang und mit vieln Stolperfallen versehen. Die Rolle des Wasserstoffs und des Auffangens von Kohlenstoff sowie deren zahlreiche Anwendungen sind noch nicht weit verbreitet oder akzeptiert. Hier gilt es aufzuholen.

Die gute Nachricht ist aber, dass Wasserstoff überall um uns herum ist. Es ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Wir müssen nur Wege finden, es wirtschaftlich und effizient zu nutzen. Es ist ermutigend, dass die Welt sich nun in genau diese Richtung bewegt und es gibt bereits Technologien am Markt, die Industrien dabei helfen, Ihre Reise zur Nachhaltigkeit zur bestreiten.

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  • Konzept eines Energiespeichersystems auf Basis der Elektrolyse von Wasserstoff mittels Photovoltaik und Windenergie

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  • Wasserstoffrohrleitungssystem zur Wasserstoffverteilung und Lagertanks zur Lagerung des grünen Treibstoffs

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  • H2-Tankstellen-Zapfsäule betankt einen LKW für emissionsfreien und umweltfreundlichen Transport.

    H2-Tankstellen-Zapfsäule betankt einen LKW für emissionsfreien und umweltfreundlichen Transport.

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