Entdeckerecke – TEIL 5
Zukunft, Chancen und Herausforderungen
Wasserstoff wird oft als Schlüsselelement der Energiewende gehandelt – mit großen Chancen, aber auch wichtigen Herausforderungen: ausreichende Erzeugung aus erneuerbaren Quellen, der Aufbau von Infrastruktur, hohe Kosten und offene Fragen bei Sicherheit, Akzeptanz und Effizienz.
Wasserstoff und Nachhaltigkeit
Grüner Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein der Energiewende und soll künftig als klimaneutraler Energieträger in Industrie, Verkehr und Energieversorgung eingesetzt werden
Die folgenden Einsatzgebiete zeigen, wo Wasserstoff besonders sinnvoll ist und welche Anwendungen heute bereits im Fokus von Projekten und Best-Practice-Beispielen stehen.
Der Treibhauseffekt
Der Treibhauseffekt ist ein natürlicher Prozess, der die Erde erwärmt. Treibhausgase wie CO2 reflektieren Wärme, die von der Erde in das Weltall abgestrahlt werden würde, zurück zur Erde und fangen somit Wärme in der Atmosphäre. Je mehr Treibhausgase in der Atmosphäre sind, desto mehr Wärme wird zurückgehalten und desto stärker erhöht sich die Temperatur. Menschliche Aktivitäten erhöhen die Menge dieser Gase, was zu einer zusätzlichen Erwärmung der Erde und zum Klimawandel führt
CO2-Fußabdruck unterschiedlicher Wasserstoffarten
Die Grafik zeigt, wie unterschiedlich der CO2-Ausstoß je nach Art der Wasserstofferzeugung ausfällt – von der Erdgasförderung bis zur eigentlichen Produktion. Es wird deutlich, dass Wasserstoff ist nicht automatisch klimaneutral ist, sondern nur so sauber wie seine Herstellungsweise. Für die Zukunft bedeutet das große Chancen, wenn vor allem grüner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom ausgebaut wird. Herausforderungen gilt es ebenfalls zu bewältigen, etwa beim schnellen Ausbau von Ökostrom, beim Aufbau der Infrastruktur und bei den Kosten der Umstellung.
Klimaauswirkungen von Wasserstoffleckagen
Grüner Wasserstoff gilt als entscheidender Baustein für den Klimaschutz, da bei seiner Nutzung keine CO2-Emissionen entstehen. Dennoch ist er nicht automatisch vollkommen unproblematisch für das Klima.
Gelangen größere Mengen Wasserstoff in die Atmosphäre, kann er dort indirekt das Klima beeinflussen: Er verändert chemische Prozesse in der Luft und kann so dazu beitragen, dass sich andere Treibhausgase wie Methan oder Ozon länger halten oder in höherer Konzentration vorkommen. Dadurch steigt ihre negative Klimawirkung.
Damit grüner Wasserstoff seinen vollen Klimavorteil ausspielen kann, ist es daher wichtig, Leckagen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu vermeiden – von der Herstellung über Speicherung und Transport bis zur Anwendung. Das bedeutet: dichte Anlagen, regelmäßige Wartung, Überwachung mit geeigneten Messsystemen und klare Sicherheits- und Qualitätsstandards.
Nahrungsmittelindustrie
- Wasserstoff wird als chemisches Produkt zur Verarbeitung oder Herstellung von Fetten und Ölen verwendet, wie z. B. in der Herstellung von Margarine.
- Wasserstoff ist klimafreundlich, wenn er erneuerbar erzeugt wird.
- Verschiedene Herstellungsarten haben sehr unterschiedliche CO2-Fußabdrücke.
- Der Produktionsweg von Wasserstoff ist entscheidend für seine Klimabilanz.
- Auch Wasserstoff selbst kann das Klima indirekt beeinflussen, wenn er entweicht.
Import von Wasserstoff
Die Nationale Wasserstoffstrategie schätzt auch die Mengen des benötigten Wasserstoffs in Deutschland über die Jahre hinweg ab. Die Bundesregierung erwartet im Jahr 2030 für Deutschland einen Bedarf an Wasserstoff und Derivaten (z. B. Ammoniak, Methanol) in Höhe von 95-130 TWh, bei einem Importanteil von 50-70 %. Die Wasserstoffnachfrage und entsprechende Importbedarfe werden im Zuge der volkswirtschaftlichen Transformation hin zu Klimaneutralität weiter ansteigen: Bis 2045 auf etwa 360-500 TWh für Wasserstoff sowie 200 TWh für Wasserstoffderivate.
Dies bedeutet, dass große Mengen grünen Wasserstoffes importiert werden müssen. Idealerweise aus Staaten die geographisch nahe liegen und große Mengen grüner Energie im Überschuss für die Wasserstoffproduktion bereitstellen können.
Regionen, aus denen Wasserstoff nach Deutschland importiert werden soll:
- Innerhalb Europas: Kooperationen gibt es bereits mit der EU und EFTA (europäische Freihandelszone), insbesondere mit Ländern, die viel Windkraft, Sonnenenergie und Wasserkraft haben.
- Außerhalb Europas: Die deutsche Regierung hat bilaterale Partnerschaften mit vielen Ländern, darunter Kanada, Australien, Chile und die USA. Zusätzlich werden Kooperationen mit traditionellen Energieexporteuren in der MENA-Region (Nahost und Nordafrika) sowie mit Schwellenländern in Afrika und Südamerika angestrebt.
- Besonders attraktiv ist der Import über Pipelines. Die sonnenreiche Region in Nordafrika bietet sich hier besonders an, da über Italien der Wasserstoff in das Europäische Kernnetz eingespeist werden kann.
- Deutschland wird seinen künftigen Wasserstoffbedarf nicht allein im Inland decken können – ein großer Teil muss importiert werden.
- Wichtig sind dabei Partnerländer mit viel erneuerbarer Energie im Überschuss, möglichst in geografischer Nähe.
- Der Import wird über verschiedene Wege organisiert, etwa per Schiff und perspektivisch über Pipelines in das europäische Gasnetz.
Europäisches Kernnetz (Backbone)
Der European Hydrogen Backbone (EHB) ist eine Initiative von 33 europäischen Netzbetreibern mit dem Ziel, bis 2040 ein grenzüberschreitendes Wasserstoff-Pipelinesystem in Europa aufzubauen.
Es soll die Dekarbonisierung beschleunigen, indem es grüne Wasserstoffproduzenten mit Industriezentren verbindet und die Versorgungssicherheit in der EU stärkt. Ein Großteil des geplanten Netzes soll durch die Umrüstung bestehender Erdgasleitungen entstehen.
Die EHB-Initiative konzentriert sich auf fünf Hauptkorridore, die Europa mit Regionen wie Nordafrika verbinden und den Transport von Wasserstoff aus Gebieten mit hohem Potenzial für erneuerbare Energien erleichtern sollen.
Die Infrastruktur für den Transport über weite Strecken wird derzeit ausgebaut:
- Pipelines: Ideal für den Import aus Nachbarregionen (z. B. Nordafrika). Ein Großteil des European Hydrogen Backbone soll durch die Umrüstung bestehender Erdgasleitungen entstehen.
- Schiffe: Rentabel für den Transport über große Distanzen (ab 6.000 km), z. B. aus Australien oder Südamerika.
Ein zukünftiger Import über LNG-Terminals, zum Beispiel in Form von synthetischem Erdgas (SNG) oder Ammoniak, wird ebenfalls geprüft, ist jedoch noch mit technologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen verbunden.
Wichtig zu wissen: Der Weltmarktpreis für Wasserstoff ist noch nicht etabliert. Heutige Prognosen basieren primär auf Herstellungskosten, während komplexen Marktmechanismen und die Logistikkosten noch unklar sind.
- Der European Hydrogen Backbone soll bis 2040 ein europaweites Wasserstoff-Pipelinenetz schaffen.
- Der EHB soll erneuerbare Erzeugungsregionen mit Industriezentren verbinden.
- Ein großer Teil des Netzes soll durch die Umrüstung bestehender Erdgasleitungen entstehen.
- Für weite Distanzen bleiben zusätzlich Schiffstransporte und LNG-Terminals wichtig.
Der Wasserstoff-Hochlauf
Der Übergang zur Wasserstoffwirtschaft ist entscheidend für Deutschlands Klimaziele, stellt uns jedoch vor große Aufgaben, die wir aktiv in Chancen verwandeln.
Die Herausforderung: Bedarf vs. Produktion
Um die Ziele der Energiewende und eine Versorgungssicherheit zu erreichen, wird in Deutschland bis 2035 ein Bedarf von 7 Millionen Tonnen Wasserstoff (ohne Derivate) erwartet.
Die inländische Produktionskapazität (geplant: 17 GW bis 2030) wird diesen Bedarf nicht decken können. Importe sind daher unerlässlich. Die Lösung liegt in einer diversifizierten Strategie aus heimischer Produktion, internationalen Importen und der Nutzung verschiedener Wasserstoffarten.
Die Chancen: 5-facher Mehrwert für Deutschland
Der Hochlauf des grünen Wasserstoffs ist mehr als nur Klimaschutz – er bietet strategische Vorteile für Wirtschaft und Versorgungssicherheit:
- Klimaschutz & Dekarbonisierung: Wasserstoff ersetzt fossile Energieträger in der Industrie und im Verkehr und ist damit ein zentraler Baustein, um die nationalen Klimaziele zu erreichen.
- Wirtschaft & Arbeitsmarkt: Er stärkt die deutsche Wirtschaft nachhaltig, schafft neue Arbeitsplätze und verringert langfristig unsere Abhängigkeit von Energieimporten.
- Effizienz & Systemstabilität: Wasserstoff kann überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien (z. B. Wind und Sonne) speichern, das Stromnetz stabilisieren und so Systemstabilität gewährleisten.
- Versorgungssicherheit: Gespeicherter Wasserstoff überbrückt sogenannte Dunkelflauten (Zeiten geringer Wind- und Solarenergie) und sichert damit die Energieversorgung rund um die Uhr.
- Globale Marktführerschaft: Deutschland verfügt über eine international führende Technologieposition. Dies ermöglicht uns, eine starke Rolle im globalen Wettbewerb, um den zukünftigen Wasserstoffmarkt einzunehmen.
Wie kann eine Beschleunigung des Hochlaufs erreicht werden?
Die Dekarbonisierung gelingt am besten, wenn Elektrifizierung und Wasserstoffwirtschaft zusammengedacht werden. Strom aus erneuerbaren Quellen treibt viele Anwendungen direkt an, während Wasserstoff dort eingesetzt wird, wo Elektrifizierung an Grenzen stößt – etwa in der Industrie oder im Schwerlastverkehr. Dieses Zusammenspiel ist volkswirtschaftlich am günstigsten, weil es Energieverluste minimiert und teure Parallelstrukturen vermeidet.
Studien zeigen, dass ein integriertes System aus Elektrifizierung und Wasserstoffwirtschaft die volkswirtschaftlich günstigste Option ist, da es Infrastruktur, Netzausbau und Speicherkapazitäten optimal nutzt und technologische Abhängigkeiten vermeidet.
Eine kostenoptimale Dekarbonisierung erfordert ein sektorübergreifendes Energiesystem, in dem Elektrifizierung und Wasserstoff intelligent verknüpft sind. Nur das kombinierte Modell kann Versorgungssicherheit, Kostenstabilität und Klimaneutralität gleichzeitig gewährleisten.
- Grüner Wasserstoff ist ein zentraler Hebel für Klimaschutz, da er fossile Energieträger in Industrie und Verkehr ersetzen kann.
- Der Hochlauf bietet wirtschaftliche Chancen, etwa durch neue Arbeitsplätze und eine mögliche Technologieführerschaft.
- Eine funktionierende Wasserstoffwirtschaft senkt die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten.
- Ein integriertes Energiesystem aus Elektrifizierung plus Wasserstoff erhöht Versorgungssicherheit und Systemstabilität.
