Bis 2045 soll Deutschland klimaneutral werden. Um dieses Klimaziel zu erreichen, setzt die Forschung auf Grünen Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Mit Wasserstoff lassen sich auch umweltbelastende Bereiche wie etwa die Industrie oder der Fern- und Schwerlastverkehr klimaneutral gestalten. Um die nötige Transportinfrastruktur zu schaffen, muss das Wasserstoffnetz in Deutschland zügig ausgebaut werden. Wie die konkreten Pläne der Bundesregierung zum Ausbau eines zukunftsfähigen H2-Transportnetzes aussehen und woher der klimaneutrale Wasserstoff herkommen soll, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Inhalt:
Die Wasserstoffstrategie in Deutschland
Wasserstoff als Energieträger der Zukunft
Wie wird Wasserstoff gewonnen?
Neue Verfahren für die Gewinnung von Wasserstoff
Ausbaupläne für das deutsche Wasserstoffnetz bis 2030
Das Wasserstoffnetz in Deutschland bis 2050
Woher kommt Grüner Wasserstoff für Deutschland?
Vorschau: Wasserstofftechnologien in der Praxis
Bereits im Juni 2020 hat die Bundesregierung eine Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen. Das Ziel dieser Strategie ist es, auf Basis von Wasserstofftechnologien den CO2-Ausstoß in folgenden Bereichen zu senken:
Wasserstoff (H2) ist das chemische Element, dass auf unserem Planeten am häufigsten vorkommt. Als farb- und geruchloses Gas ist Wasserstoff ausschließlich in gebundener Form anzutreffen. Am häufigsten ist H2 in Kombination mit Sauerstoff in Wasser (H2O) gebunden. Darüber hinaus kommt Wasserstoff auch in den fossilen Energieträgern Erdgas und Erdöl sowie in mehr als der Hälfte aller bekannten Mineralien vor.
Schätzungen zufolge werden in Deutschland bis 2050 rund 800 Terrawattstunden (TWh) Grüner Wasserstoff benötigt. Noch wird Wasserstoff häufig mittels der sogenannten Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Bei dieser Methode wird allerdings viel Kohlenstoffdioxid (CO2) freigesetzt, sodass man hier von Grauem Wasserstoff spricht.
Um Grünen oder CO2-freien Wasserstoff unter dem Einsatz von erneuerbaren Energien gewinnen zu können, greift man auf ein Elektrolyseverfahren zurück, bei dem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet wird. Dieses Verfahren ist allerdings sehr kostenintensiv, da für die Elektroden seltene und extrem teure Metalle aus der Platingruppe zum Einsatz kommen und darüber hinaus sehr viel Energie benötigt wird.
Einer australischen Forschergruppe ist es gelungen, Grünen Wasserstoff mithilfe eines neuen Verfahrens herzustellen, der Kapillar-Elektrolyse. Eine Studie dazu wurde im Dezember 2021 veröffentlicht. Bei diesem kostengünstigeren Verfahren wird bis zu 25 Prozent weniger Energie benötigt und gleichzeitig fast bis zu 20 Mal mehr Wasserstoff erzeugt. Bis das Kapillar-Elektrolyseverfahren auf industrielle Maßstäbe umgelegt werden kann, wird es noch etwas Zeit brauchen. Expertenmeinungen zufolge ist das neue Verfahren jedoch ein großer Durchbruch bei der Herstellung von preiswertem Grünen Wasserstoff.
Die kostengünstigste Möglichkeit zum Transport von gasförmigen Wasserstoff bilden unsere bestehenden Erdgasleitungen. Konkret soll das deutsche Wasserstoffnetz in der ersten Ausbaustufe bis zu 5.100 Kilometer Länge erreichen und wichtige Infrastrukturen wie Raffinerien sowie chemische und stahlerzeugende Industriezweige einbinden. Dabei sollen alle Regionen Deutschlands berücksichtigt werden.
Eine wichtige Rolle beim Ausbau des Wasserstoffnetzes nehmen die Betreiber von Ferngasnetzen ein. Sie sollen für die erste Ausbaustufe einen Ordnungsrahmen schaffen, damit das zukünftige Wasserstoffnetz in das bestehende Gasnetz effizient integriert und weiter ausgebaut werden kann. Genehmigt wird die Ausgestaltung des H2-Netzes letztendlich von der Bundesnetzagentur.
Im zweiten Schritt soll bis Ende 2023 zusätzlich eine umfassende Wasserstoff-Netzentwicklungsplanung im Energiewirtschaftsgesetz verankert werden. Geplant ist, dass Deutschland bis 2030 eine Elektrolysekapazität von mindestens zehn Gigawatt aufbauen kann.
Bis 2050 soll ein klimaneutraler Zustand des deutschen Wasserstofftransportnetzes erreicht werden. Geplant ist, dass das Wasserstoffnetz dann eine Länge von rund 13.300 Kilometer aufweist. Dabei basieren ungefähr 11.000 km des deutschen H2-Netzes auf umgestellte Gasleitungen. Experten gehen davon aus, dass diese Pläne bereits bis 2045 umgesetzt werden können.
Fakt ist, dass Deutschland nicht genügend CO2-neutralen Wasserstoff herstellen kann, um die festgelegten Klimaziele bis 2045 erreichen zu können. Grund dafür sind u. a. mangelnde Ressourcen aus Strom aus erneuerbaren Energien. Deshalb setzt die Bundesregierung in ihrer Wasserstoffstrategie auf internationale Kooperationen mit dem Ziel, europäische und transatlantische Lieferketten für Grünen Wasserstoff aufzubauen.
Dabei stehen Länder mit preiswerter regenerativer Energie wie Skandinavien, Spanien, Portugal sowie der Nahe Osten bei Wasserstoffimporten im besonderen Mittelpunkt. In Windparks oder schwimmenden Elektrolyseplattformen auf hoher See soll zukünftig Grüner Wasserstoff direkt an der Quelle produziert und zielgerichtet nach Deutschland transportiert werden.
Bereits im August 2022 hat die Bundesregierung ein Wasserstoffabkommen mit Kanada unterzeichnet. Ab 2025 sollen erste Wasserstoff-Lieferungen aus Kanada nach Deutschland erfolgen.
Auch Neuseeland bietet neben seiner hochangesehenen Forschungsinfrastruktur mit Energie aus erneuerbaren Quellen gute Voraussetzungen für die Produktion von klimaneutralen Wasserstoff. Darüber hinaus bilden strategische Partnerschaften mit Nord-, Süd- und Westafrika sowie Australien einen weiteren Grundstein für die zukünftige Versorgung Deutschlands mit Grünem Wasserstoff.
Wie es mit den Anwendungsgebieten des Schlüsselelements Wasserstoff aussieht, beleuchten wir in unserem nächsten Beitrag. Im besonderen Fokus stehen dabei die Heizgeräte Worcester, innovative Brennstofftechnologien sowie Ammoniak als Transportmedium.
Sie haben noch Fragen zum Wasserstoffnetz in Deutschland oder zum Thema Wasserstoff als Energieträger der Zukunft? Auch wenn Sie mehr über die Mitgliedschaft in der Energiegemeinschaft erfahren möchten, freuen wir uns, Ihnen weiterhelfen zu können.