Verschiedene Arten der Wasserstoffproduktion
Wasserstoff ist ein farbloses Gas, das auf verschiedene Weisen hergestellt werden kann, wobei jede Methode unterschiedliche Auswirkungen auf das Klima hat:
Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser erzeugt, wobei erneuerbare Energien wie z. B. Wind- oder Solarstrom genutzt werden. Dieser Prozess ist vollständig klimaneutral, da keine schädlichen Emissionen entstehen.
Der Großteil des derzeit produzierten Wasserstoffs ist jedoch grauer Wasserstoff, der aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas gewonnen wird, ohne dass das entstehende CO₂ abgeschieden wird. Dieser Prozess ist alles andere als klimaneutral und belastet die Umwelt erheblich.
Blauer Wasserstoff wird ebenfalls aus fossilen Brennstoffen hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass das entstehende CO₂ abgeschieden wird. Dadurch wird bis zu 98% weniger CO₂ freigesetzt, was eine deutliche Verbesserung darstellt.
Pinker oder violetter Wasserstoff wird mit Strom aus Atomenergie produziert.
Zudem gibt es weißen Wasserstoff, der in natürlichen Lagerstätten vorkommt. Kürzlich wurden große Mengen an weißem Wasserstoff in Frankreich in 3.000 Metern Tiefe entdeckt. Dieser Wasserstoff muss nur gefördert, aber nicht energieintensiv hergestellt werden. Obwohl er derzeit kaum genutzt wird, könnte er in der Energiewende eine wichtige Rolle spielen.
Zukunftsaussichten für die Produktion von Wasserstoff
Bis 2050 könnte die installierte Kapazität für die Wasserstoffproduktion aus allen Quellen auf 3.000 bis 5.000 Gigawatt ansteigen. Fast 80% der Energie dafür sollen aus Solarenergie stammen. Die für die Wasserstoffproduktion eingesetzte erneuerbare Energie wird somit zwischen 10% und 15% der globalen Stromerzeugung ausmachen.
Um diese Ziele für 2050 zu erreichen, ist der Ausbau einer umfangreichen Infrastruktur für die Erzeugung, Speicherung und den Transport von Wasserstoff und Ammoniak erforderlich.
Notwendige Infrastruktur für Wasserstoff
Wo könnte Wasserstoff fossile Energieträger ersetzen?
In CO₂-intensiven Industrien wie der Stahl- und Zementerzeugung.
Im Schwerlastverkehr, auf Straße, Schiene und am Seeweg.
Langfristig auch im Flugverkehr.
Wasserstoff kann als saisonaler Zwischenspeicher fungieren, wenn grüne Wind- und Solarenergie im Übermaß verfügbar ist.
Ein weiterer Vorteil von Wasserstoff ist, dass die bestehende Erdgasinfrastruktur mit einigen Anpassungen weiterhin genutzt werden könnte. Ein europäisches Wasserstoffnetz könnte zu zwei Dritteln aus den vorhandenen Pipelines bestehen. Der Pipeline-Transport ist kostengünstig, ein Transport via Schiff ist technisch zwar möglich, aber in der Regel deutlich teurer. Konkret könnte Wasserstoff dem Erdgas beigemischt werden, das sogenannte „Blending“. Hier wäre – bei kleineren Anpassungen – ein Anteil von bis zu 15% technisch möglich. Die Pipelineinfrastruktur müsste nur geringfügig angepasst werden.
Regulatorische Rahmenbedingungen
Bei den regulatorischen Rahmenbedingungen ist die Umweltverträglichkeit ein Kernthema. Die Produktion von Wasserstoff ist energie- und ressourcenintensiv, zudem gibt es teilweise Bedenken hinsichtlich der Sicherheit bei der Anwendung. Aber generell gilt: Die Technologie ist erprobt und sicher.
Ebenfalls zu berücksichtigen ist die geopolitische Bedeutung: Europa muss darauf achten, nicht erneut in Abhängigkeiten zu geraten. Afrikanische Staaten wiederum haben jede Menge Solarenergie, was im besten Fall eine Chance für lokale Arbeitskräfte und wirtschaftliche Entwicklung bietet. Politische Stabilität und soziale Sicherheit müssen also in allen Entscheidungen mitgedacht werden.
Wasserstoff als Energiespeicher
Hier liegt der Wirkungsgrad nur bei etwa 30 bis 40%. Batteriespeicher liefern bei der Entladung zwischen 70 bis 90% zurück. Warum ist dieser Wert bei Wasserstoff so niedrig? Der Grund liegt in den Umwandlungsprozessen. Zuerst wird Strom durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt. Dann wird der Wasserstoff unter hohem Druck gespeichert. Schließlich wird der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt. Vor allem bei der Elektrolyse sowie der Rückumwandlung in Strom geht viel Energie verloren.
Und dennoch kann Wasserstoff auch als Energiespeicher in Zukunft eine bedeutende Rolle spielen. Wasserstoff eignet sich im Gegensatz zu Batteriespeichern hervorragend zur mittel- und langfristigen Speicherung großer Energiemengen. Das ist besonders wichtig für die Überbrückung von Zeiten ohne Sonne oder Wind. So haben z. B. Offshore-Windanlagen die Fähigkeit, eigenständig Wasserstoff direkt auf hoher See zu erzeugen. Dieser Wasserstoff wird anschließend regelmäßig von Tankschiffen abgeholt und weiter transportiert. Es handelt sich hierbei um eine skalierbare Lösung, die viel Potenzial hat.
Fazit: Grüner Wasserstoff als Chance
Insgesamt sehen wir das Thema „grüner Wasserstoff“ als Chance. Er trägt zur Erreichung der nachhaltigen Entwicklungsziele bei, unterstützt die Energiewende und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern. Deswegen verfolgt Raiffeisen Capital Management die Entwicklungen rund um Wasserstoff sehr genau.
Von Hannes Loacker, Leiter des Zukunfts-Themen-Teams „Energie“ bei Raiffeisen Capital Management
