Wasserstoff Infrastruktur

Wasserstoff - gerade als "grünes", nachhaltiges Produkt - gilt als wichtiger Baustein auf dem Weg der EU zur Klimaneutralität. Bereits im Jahr 2020 hat Deutschland eine eigene Wasserstoffstrategie gestartet, um die derzeitige Wasserstoff Infrastruktur auszubauen. Zwar gibt es bislang noch keine flächendeckende Wasserstoff Infrastruktur. Es gibt aber einige Wasserstoff Infrastruktur Unternehmen, die planen, bereits existierende Erdgasleitungen aufzukaufen und für die Wasserstoffverteilung (auch ins Ausland) zu nutzen. Wie lässt sich die benötigte flächendeckende Infrastruktur für Wasserstoff umsetzen?

Wie steht es derzeit um die
Wasserstoff Infrastruktur in Deutschland?

Die derzeitige Infrastruktur für Wasserstoff in Deutschland beschränkt sich auf drei regional begrenzte Wasserstoff-Netze bzw. -Pipelines. Die längste von ihnen beläuft sich auf 240 Kilometer und befindet sich im Ruhrgebiet. Zur Wasserstoff Infrastruktur gehören darüber hinaus eine 150 Kilometer lange Pipeline im Mitteldeutschen Chemiedreieck (um Bitterfeld, Schkopau und Leuna) und eine 30 Kilometer lange Leitung in Schleswig-Holstein.^[1]

Kann Deutschland selber Wasserstoff produzieren?

Zurzeit produziert Deutschland nicht ausreichend Wasserstoff, um den steigenden Bedarf zu decken. Zudem wurden im Jahr 2020 hierzulande zwar bereits rund 55 bis 60 TWh Wasserstoff produziert und verbraucht. Dabei handelt es sich aber vor allem um grauen, also aus Erdgas und Erdöl gewonnenen Wasserstoff. Der Anteil von grünem Wasserstoff beläuft sich dagegen auf lediglich etwa fünf Prozent.

Zur gleichen Zeit gibt es immer mehr Anwendungsfelder für Wasserstoff. Dies betrifft nahezu alle energieintensiven Industrien (darunter Stahl- und Glasindustrie sowie chemische Industrie), die Grund- und Werkstoffe für den Fahrzeugbau, die Bauwirtschaft und den Verpackungssektor liefern. Einen immer größeren Bedarf gibt es auch im Verkehrsbereich.^[2]

Wer soll die Wasserstoff Infrastruktur betreiben?

Es gibt hierzulande bereits einige Wasserstoff Infrastruktur Betreiber, die in Sachen Transport und Verteilung auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen werden. Da Deutschland Wasserstoff aber nicht in der benötigten Menge produzieren kann, muss es auf internationale Partner in der Wasserstoff Infrastruktur setzen. Der Vorteil daran ist, dass der Wettbewerb steigt und langfristig damit die Preise sinken.^[1]

Wie sieht die zukünftige
Wasserstoff-Infrastruktur in Deutschland aus?

Eine viel diskutierte Frage zur Wasserstoff Infrastruktur ist, ob bestehende Strukturen wie das deutsche Erdgasnetz sinnvoll genutzt werden können. Dieses umfasst eine Länge von 550.000 Kilometern (Gesamtwert 300 Milliarden Euro), womit sich eine Wasserstoff Infrastruktur kostengünstig und zügig umsetzen ließe.

Wissenschaftlichen Untersuchungen zufolge ist es durchaus möglich, die vorhandenen Stahlrohrleitungen für die Wasserstoff Infrastruktur zu nutzen. So müssten für die Wasserstoff Infrastruktur lediglich einzelne Bauteile oder Stationselemente aufgerüstet oder ausgetauscht werden. Die Kosten für die Umrüstung zur Wasserstoff Infrastruktur belaufen sich Schätzungen zufolge auf rund 30 Milliarden Euro.

Die Strategie der Bundesregierung zur Wasserstoff Infrastruktur sieht darüber hinaus vor, Wasserstoff aus Ländern wie Kanada, Norwegen und Katar zu importieren. Da Ammoniak eine höhere Energiedichte als flüssiger Wasserstoff hat, könnte er in der Wasserstoff Infrastruktur dafür genutzt werden, das Element in einem chemischen Verfahren zu binden und über entsprechende Tankschiffe nach Deutschland zu bringen. Der Vorteil ist, dass sich mittels Ammoniak (bei gleichem Volumen) mehr Energie transportieren lässt als in Form von Wasserstoff. Die Umwandlung von Wasserstoff in Ammoniak bietet sich daher gerade für die Wasserstoff Infrastruktur und den Bezug aus weit entfernten Gebieten an.

Für den Import eignen sich Terminals, die zurzeit noch für den Import von flüssigem Erdgas (LNG) genutzt werden. Diese sind nach geringfügigen Anpassungen bereits heute in der Lage, Ammoniak aufzunehmen. Ein wichtiges Hilfsmittel für den Import aus mittleren Distanzen (zum Beispiel Norwegen) sind in der Wasserstoff Infrastruktur außerdem On- und Offshore-Pipelines.^[1]

Wie richten wir die Planung der
Infrastruktur für Wasserstoff in
Deutschland am Ziel der Klimaneutralität aus?

Der Bedarf an grünem Wasserstoff steigt, wodurch auch die Notwendigkeit des Ausbaus der Wasserstoff Infrastruktur zunimmt. Kein Wunder, schließlich handelt es sich um eine hocheffiziente Technologie, die beispielsweise in der Technologie der Brennstoff­zelle zum Einsatz kommt. So liegt der Wirkungsgrad einer Brennstoff­zelle im Vergleich zu konventionellen Verbrennungs­motoren deutlich höher, im Auto bei etwa 60 Prozent.^[3]

Die in Deutschland nachgefragten Mengen an grünem Wasserstoff lassen sich zurzeit noch nicht ausschließlich hierzulande produzieren. Um grünen Wasserstoff herzustellen, ist jedoch der weitere Ausbau erneuerbarer Energien nötig. Ein weiteres Problem der Herstellung von Wasserstoff ist, dass sie immer noch sehr energieintensiv ist und daher sehr viel teurer als fossile Energieträger. Klar ist aber auch, dass grüner Wasserstoff günstiger wird, je mehr erneuerbarer Strom fließt und je fortschrittlicher sich die Wasserelektrolyse gestaltet.^[4]

Fazit

Der Ausbau der Wasserstoff Infrastruktur und die Planung neuer Produktionsstätten für grünen Wasserstoff laufen in Deutschland seit Beschluss der Wasserstoffstrategie im Jahr 2020 auf Hochtouren. Das macht nicht nur Fortschritte in der Wasserstoffelektrolyse wünschenswert, sondern erfordert auch wirtschaftliche Lösungen für die Wasserstoff Infrastruktur. Ein großes Potenzial für die zukünftige Wasserstoff Infrastruktur besitzen die bereits vorhandenen Erdgasleitungen. Gleichzeitig steigt der Bedarf an grünem Wasserstoff gerade in der Industrie und im Mobilitätssektor - beispielsweise bei der (Wasserstoff-Brennstoff­zelle und Direktmethanol-Brennstoff­zelle).