grüner wasserstoff im mikroskop
Energie Innovation

Wasserstoff: Chance für Klima und Wirtschaft

13.07.2022
von SMA

In Fragen unserer Energieversorgung müssen wir sowohl geo- als auch klimapolitisch neue Wege gehen. Sei es, um den Klimawandel und seine Folgen einzudämmen oder, um wirtschaftliche Abhängigkeiten zu vermeiden. Im Energiesystem der Zukunft kann Wasserstoff als Rohstoff und Energieträger eine Schlüsselposition als Bindeglied zwischen erneuerbaren Energien und den Sektoren Bau, Mobilität und Industrie einnehmen. 

Gerade bei der Umstellung von fossilen Energieträgern auf CO2-neutrale Quellen ist grüner Wasserstoff zentral. Denn schon überschaubare Mengen könnten helfen, die natürliche Fluktuation der Stromerzeugung aus Wind und Sonne auszugleichen und zur Versorgungssicherheit sowie Netzstabilisierung beitragen.

Auch in der chemischen Industrie, v. a. im Bereich von Stahl, Chemie und Raffinerien stellt Wasserstoff einen wichtigen Rohstoff dar – ebenso wie für innovative, emissionsfreie Antriebssysteme. Vor dem aktuellen Hintergrund der EU-Initiative zum Verkaufsverbot für Verbrennungsmotoren bis 2035 eröffnet sich gerade in diesem Kontext ein neues Zeitfenster mit dringendem Handlungsbedarf.

Für die großflächige Nutzung von Wasserstoff bedarf es einer deutlichen Weiterentwicklung von Brennstoffzellen-Antrieben und den Aufbau einer Betankungs-Infrastruktur. 

Kompetenzausbau und Rahmenbedingungen

Bereits heute ist absehbar, dass angesichts des großen Potenzials die weltweite Wasserstoffnachfrage massiv steigen wird. Langzeit-Studien gehen von einem globalen Bedarf von ca. 88 Megatonnen H2 bis 2030 aus, der sich bis 2070 fast versechsfachen soll. Auch für die deutsche Wirtschaft bietet dies große Chancen, die es konsequent zu nutzen gilt. Die zentrale Frage ist daher: Wie werden wir in der Lage sein, diesen Bedarf zu decken und Wasserstoff als integralen Beschleuniger der Energiewende zu nutzen? 

Um uns eine Vorreiterrolle im Bereich Wasserstoff zu sichern, müssen wir in Deutschland bereits heute in die nächste Generation von Technologien investieren. Mit der Nationalen Wasserstoffstrategie hat die Bundesregierung bereits eine wichtige Maßnahme initiiert, um über Investitionen in Forschung und Entwicklung Erzeugungskosten zu reduzieren, die Langlebigkeit der Produkte zu erhöhen und die breite ökonomische Nutzung von Wasserstoff in Industrie und Mobilität zu ermöglichen. 

Gerade bei Zukunftstechnologien ist eine frühe und enge Forschungs- und Entwicklungs-Kollaboration zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und Politik der Schlüssel zum Transfererfolg und einer breiten Umsetzung in der Gesellschaft. In diesem Sinne arbeiten im Rahmen der drei großen Wasserstoff-Leitprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung Konsortien aus Wissenschaftsorganisationen im engen Schulterschluss mit namhaften Industriepartnern an Lösungen für einen beschleunigten Aufbau der Wasserstoffwirtschaft von morgen.

Dabei werden kritische Fragestellungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette adressiert: Das Projekt »H2-Mare« fokussiert den Aufbau von Windenergieanlagen mit integriertem Elektrolyseur als nachhaltige Wasserstoffgewinnung auf See, »H2-Giga« unterstützt die Serienfertigung von Elektrolyseuren zur Wasserstoffgewinnung, und »TransHyDE« forscht an Technologien für den sicheren und zuverlässigen Wasserstofftransport.

Viele Regionen bereiten sich weltweit auf den Handel mit nachhaltig erzeugten Energieträgern und Basischemikalien vor.

Auch Initiativen wie die Hydrogen Labs der Fraunhofer-Gesellschaft in Leuna, Görlitz und Bremerhaven unterstützen aktiv den Markthochlauf von grünem Wasserstoff für eine CO2-neutrale Industrie und stärken die Wasserstoff-Kompetenz des Standorts Deutschland.

Die Hydrogen Labs stellen ein weltweit einmaliges Angebot von Pilotanlagen dar, die den gesamten Wertschöpfungsprozess – von der CO2-neutralen Stromerzeugung durch Offshore- und Onshore-Energiegewinnung über die Optimierung der Elektrolyse, die Produktion bis hin zur Nutzung z. B. in der chemischen Industrie, Speicherung und dem Transport von grünem Wasserstoff – abdecken.

Dabei bietet die digital vernetzte Infrastruktur Test- und Qualifizierungskapazitäten der dazu notwendigen Elektrolyse- und Brennstoffzellensysteme von über 27 Megawatt. 

Internationale Partnerschaften

Eine Studie des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE aus dem Jahr 2021 kommt zu dem Ergebnis, dass Deutschland im Jahr 2050 bis zu 800 Terawattstunden Wasserstoff benötigen könnte, sofern die Potenziale ausgeschöpft und auch der Schiffs- und Flugverkehr auf Wasserstoff und daraus erzeugten synthetischen Treibstoffen basiert.

Zum Vergleich: Die Stromerzeugung in Deutschland betrug im Jahr 2019 rund 600 Terawattstunden. Eine Elektrolyse-Kapazität von 80 Gigawatt erscheint in Deutschland möglich, aber selbst dies wird nur einen Teil der Nachfrage bedienen können. Auf absehbare Zeit können unsere Produktionskapazitäten daher nur einen Teil der prognostizierten Nachfrage nach grünem Wasserstoff decken. 

Die Wasserstoffwirtschaft hat demnach eine inhärente internationale Dimension: Viele Regionen bereiten sich weltweit auf den Handel mit nachhaltig erzeugten Energieträgern und Basischemikalien vor. Um eine langfristig attraktive Investitionsumgebung zu schaffen, gilt es für Deutschland internationale Energiepatenschaften mit Ländern zu knüpfen, die hohe Ausbaupotenziale für erneuerbare Energien bieten.

Für die Ermöglichung eines schnelleren Markthochlaufs von Wasserstofftechnologien sind Kooperationen und Technologiepartnerschaften mit Ländern, die über einen vergleichbaren Technologiestand verfügen, entscheidend. So können hiesige Unternehmen zum Ausrüster des Wasserstoffzeitalters werden. Denn innovative Technologien »Made in Germany« sind gefragt und werden dies auch zukünftig bleiben, wenn wir auf dem Erreichten aufbauen, unsere Lösungen weiterentwickeln und mutig neue Innovationen fördern.

Wichtig ist, heute die entscheidenden Weichen zu stellen. Denn auch wenn der Bedarf an Wasserstoff in den kommenden Jahren erst allmählich ansteigt, müssen jetzt die Technologien optimiert, die Standards gesetzt und die Infrastrukturen aufgebaut werden.

Doch mit einer gemeinsamen Anstrengung von Politik, Wissenschaft und Wirtschaft bei der Entwicklung von Wasserstoffnutzungs- und -herstellungstechnologien kann nicht nur die Energiewende gelingen, sondern auch nachhaltige Wertschöpfung, Wohlstand und technologische Souveränität für Deutschland und Europa gesichert werden.  

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