Grüner Wasserstoff: Anspruch und Realität

Laut Fraunhofer CINES zeigt sich bei den Gestehungskosten von grünem Wasserstoff in Deutschland eine große Spannbreite (im Jahr 2035 zwischen 3,8 und 7,3 Euro pro Kilogramm ohne Steuern und Abgaben). Als Gestehungskosten bezeichnet man alle Aufwendungen, die anfallen, um ein bestimmtes Wirtschaftsgut oder Produkt herzustellen. In der Energiewirtschaft geben sie an, welche Kosten pro Kilowattstunde zubuche schlagen, um Strom oder Wärme zu produzieren.

Die große Spanne liegt daran, dass es unterschiedliche Annahmen zu den Investitionen in Elektrolyseure, deren Auslastung sowie den zugrunde gelegten Strombezugspreisen gibt. Die Importkosten von Wasserstoff über Schiffstransport und Derivate aus außereuropäischen Regionen werden die Kosten im Jahr 2035 nach dieser Studie nicht senken.

Der Wasserstoffhochlauf bezeichnet den politisch und wirtschaftlich gelenkten Übergang von einer Pilotphase zur großflächigen Massenanwendung von Wasserstoff. Das Ziel ist es, Angebot, Nachfrage und die nötige Infrastruktur (wie das Wasserstoff-Kernnetz) gleichzeitig aufzubauen, um fossile Energieträger in der Industrie zu ersetzen und die Klimaziele zu erreichen. Ein Instrument dafür ist die Nationale Wasserstoffstrategie: Sie soll den Einsatz von grünem Wasserstoff fördern. Allerdings ist diese Strategie mittlerweile über sechs Jahre alt und daher nur bedingt hilfreich zur Lösung der aktuellen Fragestellungen.

Dafür wird gerade das Wasserstoff-Kernnetz aufgebaut – es wird rund 9.000 Kilometer lang. Das entspricht ungefähr einer viertel Weltumrundung auf dem Äquatorialgürtel oder auch der Luftlinie zwischen Frankfurt a. M. und Los Angeles. Die gute Nachricht: Für mehr als die Hälfte des H₂-Kernnetzes können bestehende Erdgasleitungen umgewidmet werden. Die restlichen Trassen müssen neu gebaut werden, damit der Wasserstoff die Industriestandorte, die diesen einsetzen werden, auch erreicht. Die ersten Leitungen des Kernnetzes sind seit 2025 fertiggestellt; mit einer Fertigstellung des gesamten Netzes wird derzeit 2037 gerechnet. Für die neuen Trassen liefert die Mannesmann Line Pipe, als einer der führenden Leitungsrohrhersteller weltweit, unter anderem Mannesmann H2ready Rohre, welche den besonderen Anforderungen des Wasserstofftransports gerecht werden.

Deutschland wird seinen Bedarf nicht allein aus heimischer Produktion decken können. Laut Nationaler Wasserstoffstrategie sollen bis 2030 Elektrolyseure mit einer Leistung von 10 Gigawatt (GW) installiert sein. Wenn dies gelinge, was die VDI-Studie bezweifelt, lassen sich zwischen 28 und 35 TWh (Terawattstunden) Wasserstoff produzieren. Die Bundesregierung geht in der angepassten nationalen Wasserstoffstrategie jedoch davon aus, dass im Jahr 2030 zwischen 95 und 130 TWh Wasserstoff beziehungsweise Wasserstoff-Derivate wie Ammoniak, Methanol oder E-Fuels benötigt werden. Heißt: 50 bis 70 Prozent (zwischen 45 und 90 TWh) müssen aus dem Ausland zugekauft werden.

Deutschland trifft seit einigen Jahren Importvereinbarungen mit anderen Ländern – etwa mit Algerien, Saudi-Arabien, Kanada und Indien. Noch allerdings sind auch international die Wasserstoff-Mengen begrenzt – vor allem aber hakt es an den notwendigen Import-, Distributions- und Weiterverarbeitungsinfrastrukturen.

Durch die Transformation der technischen Anlagen und den Einsatz von Wasserstoff verschwinden sukzessive die konventionellen Hochöfen aus der Stahlindustrie: Künftig wird in den Direktreduktionsanlagen Eisenerz zu Eisenschwamm reduziert werden – unter Nutzung von Wasserstoff. Die nachgelagerten Öfen, die Brammen oder andere Halbzeuge stark erhitzen, können anlagenabhängig auch Wasserstoff nutzen. Das Mannesmannröhren-Werk in Zeithain, das Rohr-Halbzeuge, sogenannte Luppen, herstellt, hat dazu in einer Studie mit der DBI-Gruppe (Fachbereich Gasanwendung) nachgewiesen, dass die werkseigenen Industrieöfen wasserstofftauglich sind.

Als isolierte nationale Infrastruktur reicht das deutsche Wasserstoff-Kernnetz nicht aus. Erst als Teil eines europäischen Gesamtsystems – des European Hydrogen Backbone – mit grenzüberschreitenden Verbindungen und Zugängen zu internationalen Häfen und Importterminals kann es Wasserstoff aus europäischen und internationalen Quellen effizient zu den Verbrauchszentren transportieren. Über die Terminals gelangt der Wasserstoff aus anderen Regionen nach Europa – entweder direkt als Flüssigwasserstoff oder gebunden in verflüssigtem Ammoniak. Für Letzteres sind an den Terminals zusätzlich spezielle Anlagen, sogenannte Ammoniak-Cracker, erforderlich. Sie spalten das Ammoniak in Wasserstoff und Stickstoff. Erst dann kann der so gewonnene und gereinigte Wasserstoff ins Netz eingespeist und zu den industriellen Abnehmern weitergeleitet werden. Zu einer übergreifenden europäischen Infrastruktur gehört außerdem der Ausbau von Speicherkapazitäten. Auch müssen Strom-, Gas- und Wasserstoffnetze aufeinander abgestimmt werden. So kann erneuerbarer Strom für die Elektrolyse eingesetzt werden und der erzeugte Wasserstoff anschließend gespeichert und transportiert werden. Käme beim H2-Kernnetz CO₂-reduzierter Stahl zum Einsatz, entstünde ein Leitmarkt: Die Nachfrage aus dem Netzbau würde emissionsarmen Stahl gezielt fördern und so den Kreis schließen.

Die VDI-Experten schlagen zwei Maßnahmenpakete vor: Die erste Maßnahme soll über Leitmärkte Anreize schaffen und dafür sorgen, dass eine bestimmte Menge Wasserstoff sicher abgenommen wird. Gleichzeitig soll der Staat die Preislücke zwischen grünem Wasserstoff und günstigerem Erdgas ausgleichen: Wer Wasserstoff herstellt oder nutzt, bekommt die Differenz erstattet – über ein Auktionsverfahren, bei dem Anbieter und Abnehmer gleichzeitig mitbieten. Zusätzlich sollen die Strom- und Netzentgelte für Elektrolyseure – die Anlagen, die aus Strom Wasserstoff erzeugen – gesenkt werden, damit die Herstellung günstiger wird.

Der zweite Vorschlag setzt bei den Abnehmern an, also bei Fabriken und Industriebetrieben, die Wasserstoff nutzen wollen. Er unterstützt einen pragmatischen Umgang mit der Farbenlehre. Solange grüner Wasserstoff nicht in ausreichender Menge zur Verfügung steht, könnte für den Übergang auch CO₂-armer Wasserstoff verwendet werden –

etwa blauer Wasserstoff der durch die Dampfreformierung von Erdgas gewonnen wird. Das dabei entstehende CO₂ wird abgeschieden und dauerhaft gespeichert. Damit diese Varianten vertrauenswürdig gehandelt werden können, soll ein einheitliches Nachweissystem (Zertifikat) eingeführt werden – eine Art Herkunftsnachweis, der transparent macht, wie sauber der gelieferte Wasserstoff wirklich ist.