Rarität grüner Wasserstoff

DEKARBONISIERUNG – WASSERSTOFF

Rarität grüner Wasserstoff – Wer wird bevorzugt bedient ?

Thomas Glimpel und Klaus Grellmann
Grüner Wasserstoff ist unverzichtbarer Bestandteil beim Umbau unseres Energiesystems . Er wird jedoch über Jahrzehnte in Deutschland und ganz Europa ein knappes Gut bleiben . Hauptgrund dafür ist die noch sehr lange viel zu geringe Produktionsmenge an Grünstrom . In der Konsequenz wird im Zeithorizont bis 2045 Elektrolyseleistung im dreistelligen Gigawatt-Bereich fehlen . Ausschließlich auf den hierzulande favorisierten grünen Wasserstoff zu setzen , könnte zu einem langfristig zu niedrigem Angebot führen und damit die Transformation hemmen . Entweder müssen Alternativen für grünen Wasserstoff gefunden oder muss in Kauf genommen werden , dass nicht jede Nachfrage bedient werden kann .
Was macht Wasserstoff „ grün “?
Die Diskussion über den eigentlich farblosen Wasserstoff ist alles andere als farblos , oft sogar „ bunt “ kontrovers und in der Tonlage mitunter heftig . Das liegt nicht nur am „ Farbcode “, der Wasserstoff nach seiner Herstellungsform charakterisiert , sondern hauptsächlich an der ökologischen Bewertung verschiedener Gewinnungsformen . Grauer Wasserstoff , hergestellt aus Erdgas , ist mit 9-12 t CO2 pro t H2 stark emissionsbelastet . Angestrebt wird Wasserstoff aus Elektrolyse unter Einsatz von Strom aus erneuerbaren Quellen ( nachfolgend als Grünstrom bezeichnet ). Das Ausgangsprodukt Grünstrom gibt dem Wasserstoff seinen grünen Anstrich .
2022 betrug in Deutschland der Anteil regenerativer Stromerzeugung an der Netto- Stromerzeugung 49,6 % [ 1 ]. Bereits 2045 soll die Stromerzeugung in Deutschland klimaneutral sein [ 2 ]. Um dieses Ziel zumindest jahresbilanziell zu erfüllen , muss die 2021 installierte Leistung an PV- und Windkraftanlagen ( 123 GW ) [ 3 ] verfünffacht werden ( Studie Klimaneutrales Deutschland 2045 , KND 2045 ) [ 2 ].
Ursachen für die überproportionale Ausbau- Notwendigkeit sind neben Elektrifizierungseffekten auch Speicherverluste bei der Angleichung von Strom-Bedarf und -Angebot aus erneuerbaren Quellen . Bei der Speicherung ist Wasserstoff trotz großer Beiträge von elektrochemischen Speichern ( Akkus ) unverzichtbar . Er wird diesen Bereich wegen der durchschnittlichen Dauer von Lade- und Entladephasen über die Batteriespeicher dominieren . Aufgrund der Bedeutung des Ausbaus der erneuerbaren Energien für das
Die Nachfrage nach grünem Wasserstoff ist heute schon riesig
zukünftige Stromsystem wird Wasserstoff dort mit Priorität vor anderen Verwendungsarten , z . B . in den Bereichen Industrie , Wärme und Verkehr eingesetzt werden müssen .
Die elektrolytische Aufspaltung von Wasser in seine elementaren Bestandteile ist nicht verlustfrei . Der energetische Wirkungsgrad liegt heute zwischen 70 und 80 %. Durch Weiterentwicklung der Anlagentechnik lassen sich diese Werte in Zukunft noch steigern , erwartet werden 2050 bis zu 83 % für Solid Oxide Electrolysers [ 4 ]. Sollte sich der Import erheblicher Mengen grünen Wasserstoffs nicht realisieren lassen , ob aus wirtschaftlichen bzw . technischen Gründen oder mangels Quellen , die unseren ethischen und ökologischen Ansprüchen genügen , reicht selbst die Verfünffachung der Grünstrom-Erzeugungsleistung in Deutschland nicht aus .
Bild : Adobe Stock
Was machen wir mit grünem Wasserstoff ?
Verwendung von Wasserstoff als Zwischenspeichermedium im Stromerzeugungsgeschäft Einige Anwendungen mit eigenen Speichermöglichkeiten erlauben zumindest im Tagesverlauf eine zeitliche Steuerung der Nachfrage ; hierzu zählen z . B . Anwendungen im Wärmemarkt , bei der Kühlung oder in der elektrischen Mobilität . Das Gros aller Anwendungen elektrischen Stroms hat diese zeitliche Flexibilität nicht . Neben den schon angesprochenen dezentralen Speichermöglichkeiten brauchen wir großtechnische Speicher , um Überschussproduktion nicht zu verlieren und Erzeugungsdefizite zu überbrücken .
Eine eigene Projektionsrechnung der Autoren für Deutschland , aufsetzend auf Daten von
32 ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE TAGESFRAGEN 73 . Jg . 2023 Heft 5