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Verkehr & Smart Mobility

Standpunkt

Farbenvielfalt bei Wasserstoff für einen schnellen Technologiehochlauf

Veronika Grimm, Mitglied des Wirtschafts-Sachverständigenrats
Veronika Grimm, Mitglied des Wirtschafts-Sachverständigenrats Foto: Sachverständigenrat

Ohne blauen und türkisen Wasserstoff wird es nicht gehen, schreibt Veronika Grimm, Klimaökonomin und Wirtschaftsweise. Im Gastbeitrag erklärt die Professorin, warum wir für eine gewisse Zeit nicht auf den Einsatz fossiler Ressourcen für die Wasserstoffherstellung verzichten können.

von Veronika Grimm

veröffentlicht am 22.09.2021

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Klimaneutralität in Deutschland, Europa und global – das erfordert einen rasanten Hochlauf von Technologien, die klimaneutrales Wirtschaften möglich machen. Es darf nicht nur darum gehen, dass Deutschland 2045 klimaneutral ist oder Europa im Jahr 2050. Es müssen schnell Technologien verfügbar sein, mit denen Entwicklungs- und Schwellenländer, die ihr Wachstum noch vor sich haben, klimafreundlich ihren Wohlstand ausbauen können. Es muss überall auf der Welt möglich sein, erneuerbaren Strom zu nutzen, um die Wärmeversorgung, den Verkehr sowie die Industrie zu dekarbonisieren beziehungsweise zu defossilisieren. Nur dann ist das 2 oder gar das 1,5-Grad-Ziel erreichbar.

Neben der direkten Elektrifizierung wird klimaneutraler Wasserstoff eine Schlüsselrolle in einem klimaneutralen Energiesystem spielen. Auch wenn noch nicht entschieden ist, wie die direkte Elektrifizierung und die Nutzung von Wasserstoff (als speicher- und global transportfähiger Energieträger) zusammenspielen: Der globale Wettlauf um die Marktführerschaft bei Wasserstofftechnologien und -anwendungen ist bereits voll im Gange.

Deutschlands Unternehmen verfügen in dem Feld über eine herausragende Technologiekompetenz. Diese sollten sie einsetzen können, um nicht nur in Deutschland, sondern weltweit klimaneutrale Wertschöpfungsketten mit aufzubauen. Es geht also auch um Exportmärkte für Maschinen und Anlagen, die zukünftige Wertschöpfung für Deutschland eröffnen. Von den damit verbundenen Arbeitsplätzen für die Menschen in Deutschland wird nicht zuletzt eine breite Akzeptanz für ambitionierte Klimapolitik abhängen.

Wettlauf mit asiatischen Staaten 

Viele Staaten weltweit – darunter China, Südkorea und Japan – haben das Ziel der Klimaneutralität gegen Mitte des Jahrzehnts ausgerufen. Die Staatengemeinschaft wird auf der kommenden Weltklimakonferenz in Glasgow auf ambitioniertere Klimaziele weiterer Staaten drängen und die Finanzierung der Transformation in den Blick nehmen. Die Nachfrage wird also kommen – für Lösungen in der Mobilität (von Schwerlastfahrzeugen über Züge bis zu Schiffen und Flugzeugen), in der Wärmeversorgung, in der Industrie (etwa für die klimaneutrale Stahl-, Glas- oder Zementproduktion). Die Anlagen, die Infrastruktur und die Fahrzeuge wird der Wirtschaftsraum liefern, der am schnellsten innoviert und die Produktion auf industrielles Niveau skalieren kann.

Dafür braucht es neben der Technologiekompetenz aber vor allem eines: schnell viel und günstigen Wasserstoff, um die Wertschöpfungsketten zu etablieren, Anlagen zu bauen, zu betreiben und zu demonstrieren. Japan und Südkorea treiben die Produktion von Schlüsselkomponenten der Wasserstoffwirtschaft massiv voran. Und auch China holt auf dort wird sehr viel investiert, um aufzuschließen.

Die asiatischen Staaten sind während des Technologiehochlaufs pragmatisch: Es wird demonstriert und skaliert, ohne dass gleich jedes Wasserstoff-Molekül „grün“ sein muss. Das ist auch aus der Perspektive des Klimaschutzes durchaus rational, denn Emissionsreduktion wird nicht durch lineare Reduktion von CO2 beschleunigt, sondern in (Technologie)sprüngen: Je früher man entschlossen Infrastrukturen und Anlagen aufbaut, die klimaneutral betrieben werden können, desto früher ist es auch möglich, tatsächlich in großem Umfang Emissionen zu reduzieren, sobald die grünen Moleküle dann in großen Mengen verfügbar sind.

Sogenannter grüner Wasserstoff, der durch die Spaltung von Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff mittels Elektrolyse erzeugt wird, wird zeitnah noch nicht in großen Mengen verfügbar sein. Um trotzdem Wertschöpfungsketten bereits heute großskalig aufzubauen (sozusagen GreenH2-ready zu machen), setzen asiatische Länder auf alle Formen des Wasserstoffs, Frankreich will Atomstrom einsetzen und Norwegen bereitet das Angebot sogenannten blauen Wasserstoffs vor.

Blauer und türkiser Wasserstoff für den Übergang  

Blauer Wasserstoff wird aus fossilen Ressourcen wie Erdgas durch Dampfreformierung gewonnen, mit anschließender Einlagerung des bei diesem Prozess entstehenden CO2 (Carbon Capture and Storage, CCS). Eine weitere Option für die Herstellung CO2-reduzierten Wasserstoffs ist die Erzeugung sogenannten „türkisen“ Wasserstoffs, ebenfalls aus fossilen Ressourcen wie Erdgas, durch Pyrolyse mit anschließender Einlagerung oder Weiterverwendung des festen Kohlenstoffs. Während blauer Wasserstoff aufgrund der begrenzten Lagerstätten für das CO2 eine endliche Option ist, kann die Pyrolyse, die sich noch im Entwicklungsstadium befindet, längerfristig eine klimafreundliche Nutzung fossiler Energieträger möglich machen.

In Deutschland werden diese Optionen sehr kontrovers diskutiert. Man ist misstrauisch und will lieber gleich auf grünen Wasserstoff setzen. Damit verspielt man aber auch Chancen, auf den Weltmärkten in zahlreichen Technologiefeldern mitzuspielen. Da nämlich nicht ausreichend grüner Wasserstoff verfügbar ist, soll priorisiert werden. Zunächst sollen Teile der Schwerindustrie, etwa die Stahlerzeugung, klimaneutral werden – aber nicht mal dafür ist absehbar ausreichend grüner Wasserstoff vorhanden. Fortschritt in anderen Technologiefeldern wird also nicht in Deutschland stattfinden, sondern andernorts. Eine Mehrheit der Akteure im Nationalen Wasserstoffrat sieht dies mit Sorge.

Würden wir uns darauf einlassen, im Übergang pragmatischer zu sein und eine bunte Farbpalette beim Wasserstoff zu nutzen, so könnte das gerade für den Klimaschutz Vorteile bringen:

Erstens, technologischer Fortschritt würde beschleunigt, was die Wirtschaft stärkt, schneller Arbeitsplätze bringt und Wertschöpfungsketten schneller H2-ready macht. Dem Klimaschutz würde es nützen, denn grüner Wasserstoff könnte dann sofort umfangreich eingesetzt werden, sobald die Verfügbarkeit gegeben ist.

Zweitens, wir könnten in Europa die Transformation beschleunigen. Frankreich plant den Weg über Atomstrom („roter Wasserstoff“), Deutschland könnte über Gas und blauen Wasserstoff den Technologiehochlauf beschleunigen. Statt sich in der EU gegenseitig zu blockieren, sollte man sich auf pragmatische und diverse Übergangspfade einigen und als mittelfristiges Ziel die Umstellung auf grünen Wasserstoff beschließen. Dies würde gleichsam ein starkes Signal an die potenziellen Lieferanten darstellen: Es wäre vorhersehbar, dass die Wertschöpfungsketten aufgebaut werden und die Nachfrage nach dem grünen Molekül wäre gesichert – das löst Investitionen in die Erzeugung grünen Wasserstoffs weltweit aus.

Drittens müssen wir aus geopolitischen Gründen Staaten in die Transformation mitnehmen, die heute hohe Einnahmen aus fossilen Energieträgern realisieren, etwa Norwegen, Russland oder die MENA-Staaten. Blauer Wasserstoff auf der Basis von Gas kann eine Brücke darstellen und diesen Ländern den Übergang leichter machen. Zudem verhindert die Nutzung Erdgas-basierter Energieträger im Übergang das sogenannte „Green Paradox“. Demnach würden Entwicklungs- und Schwellenländer ihr zukünftiges Wachstum mit fossilen Energieträgern befeuern, vor allem wenn diese durch eine Reduktion der Nachfrage durch die Industriestaaten weltweit günstiger würden.

CO2-Emissionen gering halten 

Die Nutzung der fossilen Energieträger im Übergang (mit Einlagerung der CO2-Emissionen) hätte daher eine doppelte Dividende: Klimaneutrale Technologien für nachhaltiges Wachstum der Entwicklungs- und Schwellenländer könnten schneller bereitgestellt werden und die Verlagerung der fossilen Energiehandelsbeziehungen hin zu Drittstaaten würde ein Stückweit verhindert.

Der Transformationspfad über blauen Wasserstoff mit den heutigen Exporteuren fossiler Energieträger sollte genutzt werden, um eine grüne Transformation auch für sie attraktiv zu machen. Zum einen kann der Umstieg auf grünen Wasserstoff oder die Pyrolyse (die nicht mit dem Problem der endlichen Lagerkapazitäten für CO2 einhergeht) von Anbeginn in den Kooperationsabkommen angelegt sein. Zum anderen beschleunigt die Kooperationen auch die Entwicklung von Negativemissionstechnologien wie CCS, die mittelfristig zur Erreichung der Klimaziele unerlässlich sind.

Oftmals werden Bedenken geäußert, dass blauer Wasserstoff mit beträchtlichen CO2-Emissionen einhergeht. Das kann zutreffen, sofern nicht penibel Sorge getragen wird, dies zu unterbinden. Anlagen müssen zertifiziert, Leckagen bei der Förderung und dem Transport des Erdgas weitestmöglich eingedämmt, prozessbedingter Energieverbrauch konsequent erneuerbar gedeckt werden sowie ein funktionsfähiges Monitoring etabliert werden.

Die Umsetzung dieser Anforderungen ist nicht trivial. Die Herausforderungen sollten aber – aufgrund der Bedeutung der Beschleunigung des Technologiehochlaufs für den Klimaschutz – einer Nutzung von Wasserstoff verschiedener Couleur in einer Übergangsphase nicht entgegenstehen. Denn nur wenn zeitnah allen Ländern Möglichkeiten für die nachhaltige Mobilität, Industrie sowie Strom- und Wärmeversorgung kostengünstig zur Verfügung stehen, können wir die globalen Klimaziele erreichen.  

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