Grüner Wasserstoff steht aus gutem Grund im Mittelpunkt vieler Netto-Null-Initiativen.
Aufgrund seiner Vielseitigkeit wird er allgemein als „Schweizer Taschenmesser“ für die langfristige Dekarbonisierung bezeichnet. Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energiequellen – wie Wind und Sonne – ist grüner Wasserstoff nicht von zeitweise auftretenden externen Faktoren wie dem Wetter abhängig. Er bietet auch das Potenzial, Lösungen für Branchen bereitzustellen, die schwieriger zu reduzieren sind. Dies ist jedoch von entscheidender Bedeutung, damit die Pariser Ziele erreicht werden können.
Aufgrund seiner umfassenden Funktionalität prognostiziert der Hydrogen Council, dass sich der jährliche Bedarf bis 2050 versiebenfachen könnte. Was ist also grüner Wasserstoff und wie kann er zur Lösung der Dekarbonisierungsprobleme unseres Planeten eingesetzt werden?
Emissionsfreier Kraftstoff
Als leichtestes und am häufigsten vorkommendes Element im Universum ist Wasserstoff nichts Neues. Doch die Tatsache, dass dieses leichte, farblose Gas bei der Verbrennung kein Kohlendioxid erzeugt, hat es in den Vordergrund der Hoffnungen gerückt, einen sauberen Ersatz für fossile Brennstoffe zu finden. Wasserstoff wird derzeit in einer Vielzahl von Formen hergestellt, darunter:
- Brauner Wasserstoff, der aus Kohle hergestellt wird
- Blauer Wasserstoff, bei dem Kohlenstoffemissionen aufgefangen und gespeichert werden
- Grüner Wasserstoff, der mithilfe erneuerbarer Energiequellen hergestellt wird, um Wasser zu elektrolysieren und den Wasserstoff vom Sauerstoff zu trennen.
Im Jahr 2022 machte emissionsfreier grüner Wasserstoff weniger als 1 % der US-amerikanischen Wasserstoffproduktion aus und wurde im Vergleich zu fossilen Brennstoffen und braunem Wasserstoff als teuer kritisiert. Dennoch dürften die sinkenden Kosten erneuerbarer Energien dazu beitragen, dass sauberer Wasserstoff im kommenden Jahrzehnt kommerziell rentabler wird.
Die Branche wird auch von erheblichen staatlichen und privaten Mitteln zur Ausweitung der Produktion profitieren. Der Hydrogen Council geht davon aus, dass im nächsten Jahrzehnt weltweit 300 Milliarden US-Dollar investiert werden. Und er ist auch eine wichtige Säule des Inflation Reduction Act 2022 in den USA, wo eine neue Steuergutschrift für sauberen Wasserstoff geschaffen wurde.
Aufräumarbeiten in der Schwerindustrie
Als sauberere Alternative zu fossilen Brennstoffen ist grüner Wasserstoff zum Spitzenkandidaten für die Sanierung schwer zu reduzierender Industrien geworden.
Sektoren wie Stahl und Zement benötigen während ihrer Produktionsprozesse extreme Hitze und sind daher für große Mengen an Kohlenstoffemissionen verantwortlich. Derzeit sind diese Industrien jeweils für rund 8 % der weltweiten Emissionen verantwortlich.
Als sauberer Kraftstoff hat grüner Wasserstoff das Potenzial, fossile Brennstoffe einfach zu ersetzen, um diese industriellen Prozesse zu dekarbonisieren und wird daher als entscheidender Bestandteil für die Zukunft dieser Industrien angesehen. Andy Marsh, Präsident und CEO von Plug Power, einem globalen End-to-End-Anbieter von grünem Wasserstoff, prognostiziert, dass „grüner Wasserstoff alles ersetzen wird, was heute eine Hochtemperaturverbrennung erfordert und Erdgas und Öl nutzt.“
Mehrere Unternehmen führen bereits Pilotinitiativen für grünen Stahl durch, aber der höhere Preis für sauberen Wasserstoff und die Elektrifizierung des Stahlherstellungsprozesses bedeuten wiederum, dass diese umweltfreundlicheren Produkte nur zu höheren Kosten hergestellt werden können, wobei einige Schätzungen den Preis auf 20- 30 % mehr pro Tonne beziffern.
Weitere potenzielle industrielle Anwender sind Chemieunternehmen. Wasserstoff ist häufig ein Nebenprodukt bestehender Herstellungsprozesse und könnte aufgefangen und zum Antrieb von Chemiefabriken verwendet werden.
Stärkung des Energienetzes
Die Zukunft der Energieerzeugung liegt zweifellos in erneuerbaren Quellen liegt, insbesondere durch Wind und Sonne. Aber aufgrund der unregelmäßigen Natur dieser Stromquellen sind sie nicht immer in der Lage, den Bedarf rund um die Uhr zu decken, insbesondere während der Spitzenzeiten. Darüber hinaus verfügen Batterien noch nicht über die nötige Kapazität, um die erforderliche Sicherung bereitzustellen.
Wasserstoff hingegen kann verwendet werden, um in Zeiten überschüssiger Erzeugung sauberen Strom zu speichern, der später in Zeiten der Spitzennachfrage genutzt werden kann. Als eine Form der gespeicherten Energie kann Wasserstoff Stromnetzen Flexibilität und Stabilität verleihen und deren Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit stärken.
Anstelle einer zentralisierten Aktivität geht Andy Marsh davon aus, dass die Wasserstoffspeicherung auf lokaler Ebene durch Mikronetze erfolgt. Um diese und andere Nutzungsmöglichkeiten zu ermöglichen, glaubt er jedoch auch, dass große Mengen Wasserstoff über Pipelines transportiert werden müssen und prognostiziert, dass „Wasserstoffpipelines in zehn Jahren genauso sein werden wie heutige Erdgaspipelines.“
Tatsächlich werden solche Pipelines schnell zur Realität. In Österreich, Deutschland und Italien plant ein Konsortium von Gasunternehmen bereits eine 3.300 Kilometer lange Pipeline, die grünen Wasserstoff aus den sonnenreichen Gebieten Nordafrikas und Süditaliens in weiter nördlich gelegene Regionen transportieren soll.
Flugzeuge, Züge und Autos
Da der Verkehr auf fossile Brennstoffe angewiesen ist, verursacht er unglaubliche 20 % der CO2-Emissionen weltweit. Wasserstoff-Brennstoffzellen werden bereits zum Antrieb emissionsfreier Langstreckenfahrzeuge mit hoher Nutzlast eingesetzt, bei denen Batterien aufgrund des erheblichen Gewichts, das zur Bereitstellung der erforderlichen Leistung erforderlich ist, keine einfache Option sind.
Andererseits setzt die Automobilindustrie vor allem auf Elektrofahrzeuge. Während die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen beeindruckend zunimmt – im Jahr 2022 wurden weltweit 10 Millionen Elektroautos verkauft und in diesem Jahr wird mit einem weiteren Umsatzwachstum von 35 % gerechnet – wird der Sektor auch durch Reichweitenangst und Bedenken hinsichtlich der hohen Fahrzeugkosten beeinträchtigt und der verzögerte Ausbau von Ladestationen.
Laut Andy Marsh liegt die Zukunft des emissionsfreien Inlandstransports in Hybrid-Elektro-/Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen: „Mit Hybridfahrzeugen können Wasserstofftankstellen eingerichtet werden, an denen Menschen tanken können, genauso wie sie es heute mit Benzin tun. Tatsächlich nutzen Sie die Eigenschaften von Batterien und Brennstoffzellen. Die Kombination aus beidem kann viele Probleme lösen.“
Auch für Autofahrer wird eine solche Lösung komfortabler sein: Anstatt mindestens 15 Minuten an einer Schnellladestation für Elektrofahrzeuge zu warten, dauert die Wasserstoffbetankung nur noch wenige Minuten.
Im experimentelleren Bereich fuhr 2018 der weltweit erste Wasserstoffzug durch Deutschland und soll noch in diesem Jahr in Frankreich eingeführt werden. Auch das kohlenstofffreie Fliegen ist auf dem Vormarsch, wobei sich kleine Kurzstreckenflüge als erfolgreich erwiesen haben. Wasserstoff gilt als disruptive Option für die schwer zu dekarbonisierende Luftfahrtindustrie, in der viele etablierte Akteure Innovationen rund um biobasierte und nachhaltige Flugkraftstoffe bevorzugen, obwohl Fragen zur kommerziellen Machbarkeit beider unbeantwortet bleiben.
Die Schifffahrt ist ein weiterer Transportbereich, in dem die Aussicht auf den Einsatz von Wasserstoff für Diskussionen gesorgt hat. Auch hier haben Pilotprojekte gezeigt, dass Wasserstoff im kleinen Maßstab erfolgreich eingesetzt werden kann, es bestehen jedoch weiterhin Bedenken, wie flüssiger Wasserstoff bei Temperaturen unter -253 °C gespeichert werden kann, ohne zu viel wertvollen Laderaum zu verbrauchen.
Die Wasserstoffwirtschaft von morgen
Angesichts seiner Übereinstimmung mit den Netto-Null-Zielen der Regierung und den dringend benötigten Lösungen für saubere Energie besteht kaum ein Zweifel daran, dass grüner Wasserstoff eine große Rolle in einer nachhaltigeren wirtschaftlichen Zukunft spielen wird. Laut McKinsey könnte die Wasserstoffwirtschaft bis 2050 weltweite Einnahmen von mehr als 2,5 Billionen US-Dollar pro Jahr generieren, Arbeitsplätze für mehr als 30 Millionen Menschen schaffen und dazu beitragen, 6 Gt CO2-Emissionen zu vermeiden.
Ja, es gibt derzeit noch Fragen zur Fähigkeit, kohlenstofffreien grünen Wasserstoff in großem Maßstab kosteneffizient bereitzustellen, aber hier müssen Regierungen, Regulierungsbehörden und Investoren eingreifen. BloombergNEF hat nicht nur umfangreiche öffentliche und private Investitionen getätigt schlug vor, dass ein höherer CO2-Preis auch dazu beitragen würde, dass grüner Kohlenstoff kostenmäßig wettbewerbsfähiger wird.
Trotz dieser Herausforderungen sind die Investitionsargumente für grünen Wasserstoff klar, auch wenn die Umstellung auf grünen Wasserstoff noch in den Kinderschuhen steckt. Andy Marsh meint: „Da die Welt zunehmend elektrifiziert wird und Wasserstoff zu einem Ersatz wird, werden die Menschen darüber nachdenken, wie sie Wasserstoff auf eine Weise nutzen können, über die heute niemand mehr spricht.“
Disclaimer
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