Energieinfrastruktur : Kavernenspeicher: Drohendes Nadelöhr für die Wasserstoffwirtschaft

Für ein klimaneutrales Deutschland 2045 spielt Wasserstoff eine Schlüsselrolle: Ob als Energieträger und Rohstoff in der Industrie, in wasserstofffähigen Gaskraftwerken oder in der Mobilität. Eine leistungsfähige Wasserstoffinfrastruktur ist Fundament für die Versorgungssicherheit. Völlig zurecht wird daher der Aufbau des Wasserstoffkernnetzes als zentrales Puzzleteil der Wasserstoffwirtschaft gefördert.

Aus dem Blick zu geraten scheint jedoch das zweite zentrale Element der Versorgungsinfrastruktur: die Speicherkapazität. Die systemisch-strategische Bedeutung von Erdgasspeichern und ihren Füllständen ist spätestens seit dem russischen Angriffskrieg gegen die Ukraine klar geworden. Die Bedeutung von Wasserstoffkavernenspeichern ist in Zukunft mindestens ebenso groß: Die zunehmende Integration volatiler erneuerbarer Energien, die Notwendigkeit, Erzeugung und Verbrauch zeitlich zu entkoppeln, sowie Versorgungssicherheit und Systemstabilität als Anforderung für einen entstehenden Wasserstoffmarkt machen sie zu einem Schlüsselelement. Entsprechend wichtig ist, dass sie rechtzeitig gebaut werden.

Der Bedarf wächst – die Kapazitäten nicht rechtzeitig

Wasserstoffkavernen sind künstlich geschaffene, unterirdische Hohlräume, die durch Bohrung und Solung von Salzstöcken entstehen. Das im April veröffentlichte Weißbuch Wasserstoffspeicher des Bundeswirtschaftsministeriums nennt in einer Metaanalyse verschiedener Studien und Szenarien eine Bandbreite von 32 bis 80 Terawattstunden (TWh) an potenziell benötigten Speicherkapazitäten im Jahr 2045 und maximal sieben TWh im Jahr 2030.

Herausfordernd ist dabei, dass für den Neubau eines Wasserstoffspeichers mit Solung der Kaverne und Bau der oberirdischen Speicherinfrastruktur oder für die Umrüstung eines bestehenden Erdgasspeichers auf den Betrieb mit Wasserstoff lange Zeithorizonte eingeplant werden müssen – gemäß dem Weißbuch Wasserstoffspeicher bis zu zwölf Jahre Planungs- und Bauzeit beziehungsweise bis zu sechs Jahre für eine Umwidmung. Da für Erdgas ebenfalls gängige Porenspeicher für den Betrieb mit Wasserstoff einer intensiven Einzelfallprüfung bedürfen, stehen in Deutschland potenziell 168 TWh Erdgaskavernenspeicher für eine Umrüstung bereit.

Aufgrund der geringeren Energiedichte und des unterschiedlichen Kompressionsverhaltens von Wasserstoff lassen sich bei gleichem Speichervolumen nur 20 Prozent des Energiegehalts von Erdgas speichern. Das maximale Speicherpotenzial bei Umrüstung aller bestehenden Erdgaskavernen in Deutschland entspricht etwa 31 TWh Wasserstoff. Bis zum Jahr 2045 könnte sich dieses Potenzial durch geologische Veränderungen aufgrund sogenannter Konvergenzeffekte durch häufige Be- und Entladung weiter verringern.

Ausgehend von diesen Zahlen, wäre bereits bis zum Jahr 2030 eine Umrüstung von mehr als 20 Prozent der bestehenden Erdgaskavernenspeicher notwendig. Eine riesige Herausforderung mit Blick auf die wenigen Pilotprojekte in Deutschland sowie die notwendige Garantie der Versorgungssicherheit mit Erdgas. Zusätzlich müssen also bereits jetzt Neubauprojekte mit den genannten Vorlaufzeiten dringend auf den Weg gebracht werden, um auch über das Jahr 2030 hinaus mit dem Wasserstoffhochlauf Schritt zu halten. Beides sind zentrale Weichenstellungen, deren Umsetzung längst überfällig ist.

Deutsche Speicher zentral für europäische Wasserstoffwirtschaft

Dabei drängen nicht nur die deutschen Speicherbedarfe. Deutschland hat zudem die große Chance, sich als zentraler Speicher- und Transitstandort im Herzen des European Hydrogen Backbone zu positionieren: Das Weißbuch verweist auf einen europäischen Wasserstoffspeicherbedarf von 141 bis 240 TWh im Jahr 2045. Gleichzeitig befinden sich mehr als 40 Prozent der potenziellen Speicherkapazitäten Europas in Deutschland.

Regionale Herausforderungen etwa in Nordrhein-Westfalen verschärfen den Zeitplan: Die herausgespülte Sole, die den Speicherhohlraum erst entstehen lässt, kann aus den hiesigen Speicherfeldern nicht einfach in die Nordsee abgeleitet werden. Stattdessen wird sie in der chemischen Industrie verarbeitet. Sowohl die Wasserverfügbarkeit als auch die maximal mögliche Soleableitung diktieren hier das Tempo. Außerdem müssen Speicherbetreiber in bestimmten Zeiträumen Interesse an einer Kaverne signalisieren. Unsinnig wäre eine Fortsetzung der Solung über eine kritische Größe des Hohlraums hinaus. Eine Nutzung als Gasspeicher zu einem späteren Zeitpunkt schiede dann aus.

Unzureichende Perspektive im Weißbuch Wasserstoffspeicher

Alle diese komplexen Zusammenhänge sind vom damaligen BMWK im Weißbuch Wasserstoffspeicher dargestellt und analysiert worden: Deutschland braucht große Wasserstoffspeicherkapazitäten und hat dafür im europäischen Vergleich eine privilegierte Ausgangslage. Gleichzeitig wird auch hier vor langen Entwicklungszeiträumen für den Bau oder die Umwidmung von Speichern gewarnt.

Doch die Konsequenz aus dieser gebündelten Faktenlage fällt ernüchternd aus: Zwar werden verschiedene Förder- und Finanzierungsmodelle diskutiert, an der entscheidenden Stelle kommt das Papier aber zu der Schlussfolgerung, an der bereits bestehenden Nachfrageförderung festzuhalten und keine explizite Unterstützung auf den Weg zu bringen – ein falsches Signal für die wenigen Pilotprojekte, die vor Entscheidungen zu möglichen Folgevorhaben stehen.

Angesichts der genannten langen Entwicklungszeiträume müssen bereits heute große Investitionen in Vorhaben getätigt werden, deren Inbetriebnahme erst in sechs bis zwölf Jahren erfolgen kann. Das ist ein hohes Risiko vor dem Hintergrund einer Wasserstoffwirtschaft, deren Hochlauf an verschiedenen Stellen mit unsicheren Rahmenbedingungen und zögerlichen Entscheidungen der beteiligten Akteure zu kämpfen hat. Wohl nicht nur in der Speicherbranche hätte man sich ein mutigeres Zeichen für den Aufbau von Wasserstoffspeichern gewünscht.

Der Wasserstoffhochlauf kann nur gelingen, wenn Erzeugung, Transport und Speicherung sowie Nutzung eng aufeinander abgestimmt werden. Alle Elemente der Wertschöpfungskette sind wechselseitig voneinander abhängig, das macht einen parallelen Aufbau erforderlich. Der Infrastrukturblock mit dem Wasserstoffkernnetz und ausreichenden Speicherkapazitäten ist jedoch die Basis. Alle Fakten, die eine Unterstützung der Wasserstoffkavernenspeicher begründen, liegen auf dem Tisch. Jetzt gilt es für die neue Bundesregierung, eine schnelle und pragmatische Lösung im Sinne des Hochlaufs der Wasserstoffwirtschaft zu finden. Sonst verpassen wir den Zeitpunkt zu handeln.

Dr. Christian Scholz ist Fachexperte sowie Themenfeldkoordinator für Wasserstoff im Bereich Industrie und Produktion der nordrhein-westfälischen Landesgesellschaft für Energie und Klimaschutz NRW.Energy4Climate. Dr. Stefan Herrig leitet die in der Gesellschaft angesiedelte Wasserstoffleitstelle des Landes Nordrhein-Westfalen H2.NRW.