Wasserstoff : Wasserstoff lieber bunt als grün

Zu mindestens drei Vierteln soll Deutschland im Jahr 2030 seinen Bedarf an klimaschonendem Wasserstoff (H2) von 90 bis 110 Terawattstunden aus Importen decken. So sieht es die nationale Wasserstoffstrategie vor. Der Stiftung Arbeit und Umwelt der Gewerkschaft Bergbau, Chemie, Energie (IG BCE) ist diese Wette zu kühn. Niemand könne garantieren, dass die entsprechenden Mengen bis dahin importiert werden könnten, sagt Kajsa Borgnäs, die Geschäftsführerin der Stiftung. „Wenn es nicht klappt, wo kommt der Wasserstoff dann her?“

Die Antwort der Stiftung bricht mit der Farbenlehre der Bundesregierung, die von Anfang an grünem Wasserstoff aus Ökostrom-Elektrolyse den Vorzug gab. Einer neuen Studie des Beratungsunternehmens Enervis zufolge wäre sogenannter bunter, strommarktbasierter Wasserstoff wesentlich besser geeignet, um schnell, kostengünstig und auf längere Sicht auch klimaschonend eine Wasserstoffwirtschaft ins Rollen zu bringen. Die Untersuchung im Auftrag der Stiftung wird heute hier veröffentlicht und lag Tagespiegel Background vorab vor.

Bunter Wasserstoff entsteht wie grüner in Elektrolyseanlagen, doch deren Strom stammt aus allen Quellen auf dem Markt, also auch aus Gas-, Kohle- und Kernkraftwerken. Sogenannter blauer und türkiser Wasserstoff, die aus Erdgas gewonnen werden, sind nicht dabei.

Elektrolyseure könnten besser ausgelastet werden

Die Analysten haben unter Annahme eines Wasserstoffbedarfs in Deutschland von 450 Terawattstunden (TWh)  im Jahr 2050 (ganz Europa: 2015 TWh) zwei Szenarien berechnet: In dem einen können 54 Prozent des europäischen H2-Bedarfs aus Elektrolyse mit europäischem Strom gedeckt werden, im anderen 78 Prozent. Den Rest würden andere Wasserstoffquellen liefern, unter anderem der Import. Das Autorenteam betrachtete Gestehungs- und Transportkosten für elektrolysebasiertes H2 und verglich Kosten und Emissionen bunten Wasserstoffs mit denen von grünem, nah an den erneuerbaren Quellen produziertem H2.

Ein Kernergebnis: Stommarktbasierter Wasserstoff wäre im Betrachtungszeitrum 2030 bis 2050 „deutlich günstiger als die Produktion von H2 mittels Elektrolyse direkt an EE-Anlagen“, heißt es in der Studie. Das liege vor allem an der höheren Auslastung. Elektrolyseure, die ihren Strom aus dem Netz erhielten, kämen auf deutlich mehr Einsatzstunden.

In Szenario A (54 Prozent) liegen die Gestehungskosten grünen Wasserstoffs 2040 bei rund 90 Euro pro Megawattstunde, die von buntem Wasserstoff bei etwa 58 Euro. In Szenario B (78 Prozent) wären es rund 90 Euro pro MWh für grünes H2 verglichen mit etwa 40 Euro pro MWh für buntes. Und da die Anlagen nah am Verbrauch erreichtet werden könnten, entfiele auch ein großer Kostenblock durch den geringeren Aufwand beim Transport des Wasserstoffs.

Aus bunt würde mit den Jahren grün

Einen Preis anderer Art hätte das Klima zu zahlen. Noch Anfang der 2030er Jahre wäre der CO2-Fußabdruck der bunten Variante deutlich größer jener der grünen. Insbesondere in der Zeit bis zur Vollendung des Kohleausstiegs 2038 rechnet Enervis mit „CO2-Fracht“ zwischen 0,1 und 0,3 Tonnen CO2 pro Megawattstunde. Die CO2-Intensität würde sich erst gegen Ende der 2030er Jahre der von blauem Wasserstoff angleichen, bei dessen Erzeugung das freiwerdende CO2 aufgefangen und unterirdisch eingespeichert wird.

Mittel- bis langfristig aber werde der elektrolysebezogene CO2-Ausstoß wegen eines angenommenen starken Ausbaus der erneuerbaren Energien deutlich sinken, sodass bunter Wasserstoff dann „als weitgehend dekarbonisiert“ bezeichnet werden könne, schreibt Enervis. Die Berater haben für das Jahr 2050 einen Erneuerbaren-Anteil am Strommix von 87 Prozent (Szenario A) und 91 Prozent (Szenario B) angesetzt. Um dorthin zu gelangen, sei allerdings ein „weiterhin signifikanter und kontinuierlicher Zubau der EE-Erzeugungskapazitäten“ unerlässlich.

Stiftungs-Geschäftsführerin Borgnäs plädiert dafür, die vorläufig höheren Emissionen in Kauf zu nehmen. „Wird die Erzeugung von buntem Wasserstoff ermöglicht, können die Erzeugungskosten sinken, Transportkosten fallen weg und die Versorgungssicherheit steigt, und es wird ein wesentlich schnellerer Markthochlauf möglich“, so Borgnäs.

Verteilungskampf-Szenario: Industrie gegen Industrie

Neben Klimaschutz kommt es aus ihrer Sicht auch auf Geschwindigkeit und Menge an, und hier liege die Bundesregierung mit ihrer Wasserstoffstrategie falsch, die zu sehr auf den Bedarf der Stahlindustrie ziele. „Viele andere Anwendungsbereiche einschließlich der Chemieindustrie werden nicht vollständig erfasst“, sagt Borgnäs. Angesichts eines wesentlich höheren Gesamtbedarfs als in der Strategie angenommen erstaune es, dass auf politischer Ebene über bunten Wasserstoff nicht debattiert werde.

Den Zielwert für inländische Elektrolysekapazitäten in der nationalen Wasserstoffstrategie (bis zu fünf Gigawatt 2030) hält Enervis für zu niedrig. Daraus leitet das Beratungsunternehmen ein Knappheits- und Verteilungskampf-Szenario ab, das Manager und Managerinnen beunruhigen dürfte: Der Verkehrs-, der Gebäude- und der Industriesektor stehen darin gegeneinander. Aber auch einzelne Industriesektoren wie beispielsweise der Stahl gegen die Chemie, um deren Beschäftigte sich die IG BCE sorgt. Borgnäs weist auch auf die Beschäftigungseffekte hin, die eine stärker auf heimische Erzeugung setzende Wasserstoffindustrie bringen könnte.

Das Enervis-Autorenteam hat sich auch mit der Wechselwirkung zwischen Strom- sowie Wasserstoffmengen und -kosten auf der einen Seite und der Standortattraktivität für Industrieunternehmen auf der anderen befasst. Schon ab 2030 könne es zu „Green Leakage“ kommen, heißt es in der Studie, zu einer Abwanderung von Industrie in Regionen, in denen viel grüne Energie günstig verfügbar sei.