Dies ist ein Auszug aus dem Buch Politikversagen - wie Politiker unsere Gesellschaft ruinieren

Wasserstoffwirtschaft

Autor: Rainer Gievers - Publiziert am 17. Oktober 2024

Der klimafreundliche Wasserstoff (H₂) soll den fossilen Energieträger Erdgas (CH₄) im Rahmen der sogenannten Dekarbonisierung¹ ersetzen. Dabei ist Wasserstoff vielfältig einsetzbar.

Zur Energieerzeugung:

• Über Brennstoffzellen wird Wasserstoff durch eine elektrochemische Reaktion direkt in elektrische Energie umgewandelt, wobei als Abfallprodukt lediglich Wasser entsteht.
• In Wasserstoffkraftwerken wird, wie bei Erdgaskraftwerken, durch die Ver­brennung von Wasserstoff heißer Dampf erzeugt, der Turbinen zur Energie­gewinnung antreibt.

In Industriellen Prozessen:

• Wasserstoff soll bei der Stahlproduktion als Ersatz für Kohle im Hochofen­pro­zess dienen.
• Die chemische Industrie nutzt Wasserstoff als Rohstoff für die Ammoniak- und Methanolproduktion und bei chemischen Prozessen.

Weitere mögliche Anwendungen sind die Nutzung von Wasserstoff als Treibstoff für Fahrzeuge und Flugzeuge. Außerdem wird Wasserstoff schon heute in kleinen Mengen dem Erdgasnetz beigefügt und soll es in Zukunft vollständig ersetzen. Langfristig kann durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff auch als Energiespeicher dienen.

Bitte beachten Sie, dass sich die oben vorgestellten Anwendungen teilweise erst in der Erprobung befinden und mitunter ökonomische Gründe gegen deren breiten Einsatz sprechen. Darauf kommen wir aber noch.

Man unterscheidet zwischen »grünem« und »blauem« Wasserstoff²:

• Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei der benötigte Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie stammt, wodurch keine CO₂-Emissionen entstehen.
• Blauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen, meist Erdgas gewonnen, wobei das entstehende CO₂ durch Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) aufgefangen und gespeichert wird, um die Emissionen zu reduzieren.

Blauer Wasserstoff soll immer dann zum Einsatz kommen, wenn grüner Wasserstoff zunächst nicht in ausreichender Menge zur Verfügung steht.

Wasserstoffstrategie

Die Bundesregierung hat 2023 die Fortführung der Wasserstoffstrategie beschlossen³:

Die Nationale Wasserstoffstrategie zeichnet ein Zielbild für die Wasserstoff­nutzung in Deutschland für 2030 [...]. Insbesondere beschreibt sie auch den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur. So soll in Deutschland bis 2027/2028 ein Wasserstoffnetz mit mehr als 1800 Kilometern umgestellten und neuen Leitungen aufgebaut werden.

[...] Dabei ist die Versorgung mit Wasserstoff wichtig für das Ziel der Klima­neutralität Deutschlands bis 2045. Wichtige Ziele sind daher auch, dass bis 2030 Wasserstoff in der Industrie, bei schweren Nutzfahrzeugen und im Luft- und Schiffsverkehr zunehmend eingesetzt wird. Für die sichere Stromversor­gung sollen wasserstofffähige Gaskraftwerke zum Einsatz kommen, um das Stromnetz zu stabi­lisieren.

Der in diesen Anlagen erzeugte Wasserstoff wird nicht ausreichen, um den gesamten Be­darf zu decken. Die Bundesregierung geht davon aus, dass im Jahr 2030 etwa 50 bis 70 Prozent des benötigten Wasserstoffs importiert werden müssen. Geplant ist, den Wasser­stoff vorwiegend in Form von Ammoniak per Schiff nach Deutschland zu transportieren, und ab 2030 zunehmend auch über Pipelines⁴.

In verschiedenen Projekten fördert das Bundesforschungsministerium Wasserstoffanwen­dungen, darunter die Produktion von Spezialchemikalien und Kunststoffen und von eFuels (klimafreundliche Kraftstoffe). Auch an der Verbesserung von Brennstoffzellen wird geforscht⁵.

Der benötigte »grüne«, also per Ökostrom produzierte, Wasserstoff muss größtenteils im­portiert werden, weshalb die Bundesregierung bereits verschiedene Abkommen mit afri­kanischen Ländern abgeschlossen hat⁶.

Vorsicht! Wenn Sie sich für Wasserstoff als Energieträger interessieren, sollten Sie berücksichtigen, dass nicht alle Informationsquellen unvoreingenommen sind. Einige Umweltverbände und Medien preisen beispielsweise Wasserstoff als »saubere« Energie an, ohne die damit verbundenen Herausforderungen zu verstehen. Ebenso ist Vorsicht geboten bei Aussagen von Akteuren, die direkt oder indirekt durch Aufträge vom Wasserstoff-Trend profitieren, darunter Anlagenbauer, Verbände, Forschungsinstitute und Energieversorger.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat eine Website eingerichtet, auf der Sie In­formationen zu den Wasserstoffprojekten finden⁷.

Kritik an der Wasserstoffwirtschaft

Ulf Bossel, ein deutsch-schweizerischer Maschinenbauingenieur und Kritiker der Wasser­stoffwirtschaft, gilt als anerkannter Experte für Brennstoffzellen⁸. 2021 hielt er einen Vortrag, der die Probleme der Wasserstoffwirtschaft verdeutlicht⁹.

Nach Ansicht von Ulf Bossel gelten für nachhaltige und saubere Energieversorgung zwei Prämissen:

1. Die nachhaltige Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien (Sonne, Wind, Wasserkraft, Geothermie, Biomasse usw.)
2. Mit der Energie möglichst muss sparsam von der Quelle bis zur Nutzung umge­gangen werden.

Das ist allerdings bei der Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse, bei der 30 Pro­zent der zugeführten Energie verloren geht, nicht der Fall. Auch bei der Generierung von Wasserstoff aus Erdgas durch die sogenannte Reformierung gibt es einen Energieverlust von 10 Prozent.

Wie ungeeignet die Nutzung von Wasserstoff für die Energiewende ist, zeigt sich, wenn man den Wassserstoffkreislauf betrachtet: Strom aus erneuerbaren Quellen → Elektro­lyse → Wasserstoffwirtschaft → Umwandlung über Brennstoffzellen in Strom.

Die Wasserstoffwirtschaft besteht wiederum aus Verflüssigung, Verteilung über Pipe­lines oder Fahrzeugen, Speicherung in Tanks und Abgabe an die Verbrauchsstellen.

Leider ist der Straßentransport von Wasserstoff vergleichsweise ineffizient, denn 16 Wasserstoffgas-Tankwagen (mit 400 Bar Druck) oder 4,5 Tankwagen mit flüssigem Wasserstoff entsprechen der Energiemenge von einem Benzintankwagen.

Der Pipeline-Transport ist zwar grundsätzlich möglich, setzt aber den Austausch von Rohren und Ventilen voraus¹⁰. Der Energiebedarf für die Pumpwerke ist zudem wesentlich höher als bei Erdgas, weil Wasserstoff weniger Energie pro Volumen enthält. Es muss also mehr transportiert werden.

Über die ganze Transportkette von Elektrolyse bis zur Stromerzeugung an der Ver­brauchsstelle kommen von 100 Prozent Energie zum Schluss nur 20 Prozent an!

Auch die Idee, KFZ mit Wasserstoff zu betreiben, hält Ulf Bossel für absurd:

Mit der gleichen Menge Primärstrom können vier batterie-elektrische Fahr­zeuge, aber nur ein mit Wasserstoff und Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug gleicher Größe betrieben werden.¹¹

Die Befürworter einer Wasserstoffwirtschaft schlagen deshalb vor, Wasser­stoff an Tankstellen vor Ort elektrolytisch zu erzeugen. Eine Autobahntank­stelle, die heute täglich etwa 60.000 Liter Benzin oder Diesel verkauft, hätte einen elektrischen Leistungsbedarf von mindestens 26 Megawatt und würde täglich 107 Kubikmeter Wasser benötigen. Die zuverlässige Erfüllung dieser Kriterien rund um die Uhr und zu allen Jahreszeiten ist für viele Standorte auf der Welt kein triviales Pro­blem.¹²

Das Gleiche gilt für den Flugverkehr: Für 50 Jumbo-Jets mit Wasserstoffantrieb werden benötigt:

2,500 t = 36,000 m3 flüssiger H2, hergestellt aus 22,500 m³ Wasser plus ge­samte Stromproduktion von etwa acht 1 GW Kraftwerken für Elektrolyse, Verflüssigung, Transport, Umfüllen usw.

Wenn alle 520 Flugzeuge/Tag [auf dem Frankfurter Flughafen] mit Wasser­stoff betankt würden: Wasserverbrauch der Stadt Frankfurt und Strom von 25 Kern­kraftwerken.

Wenig sei auch vom Gedankengang zu halten, Wasserstoff im Ausland zu erzeugen. Die benötigten Wassermengen sind riesig (für jede Tonne Wasserstoff werden 8,95 Tonnen Wasser verwendet) und der Energiebedarf für den Transport ist unter Umständen höher als die gelieferte Wasserstoffenergie.

Ulf Bossel geht aus den oben aufgeführten Gründen vom Scheitern der Wasserstoff­wirtschaft aus.

Eine Studie von Robert Howarth von der Cornell University (New York)¹³ analysierte das sogenannte Treibhauspotenzial der Gase CO₂ und Methan die bei LNG-Exporten aus den USA nach Europa und nach China entstehen:

Stärker ins Gewicht fallen dagegen die Emissionen, die entstehen, bevor das flüssi­ge Erdgas verfeuert wird. Insbesondere der Methanausstoß ist dabei kritisch. Die­ser Hauptbestandteil des Erdgases ist 80-mal klimawirksamer als CO₂.

Der Großteil des Methans entweicht in den Gasförderfeldern, Speicher- und Verarbei­tungsanlagen sowie in Hochdruck-Pipelines und verursacht 38 Prozent der LNG-beding­ten Treibhausgase. Weitere 9 Prozent entstehen bei der energieintensiven Verflüs­sigung, während der Transport per Tanker je nach Schiffstyp und Strecke zusätzliche 4 bis 8 Prozent der Emissionen verursacht.

In den USA sorgte die Studie Anfang 2024 für ein politisches Beben. US-Präsident Joe Biden stoppte sogar zeitweise neue LNG-Exportprojekte, um deren Umweltauswirkun­gen zu untersuchen. Gasindustrienahe Interessengruppen kritisierten eine nachträgliche Datenänderung, welche den Schadstoffausstoß der LNG-Transportschiffe deutlich herun­tersetzte. Der Studienautor begründete dies damit, dass einige der bei den Berechnungen berücksichtigten Schiffe nicht mehr im Einsatz sei.

Die Studie¹⁴ bezieht sich auf einen Zeitraum von 20 Jahren. In der Zusammenfassung (»Abstract«) heißt es im letzten Absatz:

Insgesamt ist der Treibhausgas-Fußabdruck von LNG als Brennstoff um 33 % größer als der von Kohle, wenn man GWP20 [über 20 Jahre] verwen­det (160 g CO₂-Äquivalent/MJ vs. 120 g CO₂-Äquivalent/MJ). Selbst über einen Zeitraum von 100 Jahren nach der Emission betrachtet (GWP100), was den klimatischen Scha­den durch Methan stark unterschätzt, ist der LNG-Fußabdruck gleich oder größer als der von Kohle.

Auf technische Probleme bei der Umstellung der Kraftwerke von Gas auf Wasserstoff, wies der Physiker Dr. Björn Peters im Oktober 2024 hin¹⁵:

Eben ein Gespräch mit Weltklasse-Ingenieuren. H2-ready Gaskraftwerke wird es frühestens in 10-15 a [Jahren] geben. Die technischen Probleme im Umstieg von CH4 auf H2 sind ungelöst. Wahnsinn, dass die Bundesregie­rung darauf wettet. Sagt vertraulich selbst ein Vorstand von Siemens Energy.

H2 (Wasserstoff) verbrennt viel heißer als CH4 (Methan / Erdgas) und re­agiert da­bei mit dem Luft-N2 zu Stickoxiden. Und Turbinen werden auf einen bestimmten Volumenstrom gebaut, aber gerade der ist sehr unterschiedlich bei CH4 und H2. Die Entwicklung stehe da noch ganz am Anfang.

Eine Kurzstudie¹⁶ des energiewirtschaftlichen Instituts (EWI) an der Universität Köln hat die Wirtschaftlichkeit der möglichen Nutzung des Energieträgers Wasserstoff in den Bereichen Industrie, Verkehr, Strom und Gebäude untersucht.

Bei den aktuell prognostizierten Kosten des neuen Energieträgers wären viele der in den Szenarien angenommenen Anwendungen nicht wirtschaftlich. Laut einer neuen Berechnung des EWI ergibt sich bei einer moderaten Preisentwicklung eine theoretische Finanzierungslücke von 2 bis 10 Milliarden Euro im Jahr 2030 und von 30 bis 100 Milliarden Euro im Jahr 2045.

Die Finanzierungslücke wird in der Kurzstudie für insgesamt neun unter­schiedliche Preisszenarien berechnet. Die Analyse zeigt, dass steigende Prei­se für fossile Brennstoffe und CO2-Emissionen den Break-even-Preis erhö­hen und so die Finanzierungslücke verringern. Im für Wasserstoff-Anwen­dungen besonders vorteilhaften Fall hoher fossiler und niedriger Wasser­stoff-Preise ergibt sich im Rahmen der in der Kurzstudie betrachteten Szena­rien noch eine Finan­zie­rungslücke von rund 20 Milliarden Euro im Jahr 2045. Im entgegen­gesetzten Szenario mit hohen Wasserstoff-Preisen und günstiger fossiler Konkurrenzenergie wächst die Finanzierungslücke für das Jahr 2045 hingegen in die Größenordnung von 50-200 Milliarden Euro. „Den größten Einfluss auf die Höhe der von uns errechneten Finanzierungs­lücke hat der unbekannte zukünftige Wasserstoffpreis", sagt [Mitautorin der Studie Dr.-Ing. Ann-Katrin] Klaas.¹⁷

Der Unternehmensberater Staffan Reveman fasste im September 2024 zusammen¹⁸:

Grüner Wasserstoff ist überall und nirgends. Praktisch jede Branche hat ihn fest eingeplant: Er soll Dunkelflauten überbrücken, Häuser heizen, Prozess­wärme lie­fern, Bahnen und Busse bewegen, Lastwagen und Autos antreiben, Stahlwerke und Düngerfabriken dekarbonisieren, Länder und Kontinente energetisch miteinander verflechten. So zumindest die Visionen.

Der Stand der Dinge sieht derzeit so aus: Elektrolyseure, die es nicht gibt, sollen mit überschüssigem Strom, den es nicht gibt, Wasserstoff in ein Netz einspeisen, das es nicht gibt, um damit Kraftwerke zu betreiben, die es nicht gibt. Alternativ soll der Wasserstoff über Schiffe und Häfen, die es nicht gibt, aus Lieferländern herbeigeschafft werden, die es -- Sie ahnen es schon -- ebenfalls nicht gibt.

Gescheiterte Projekte

Das Handelsblatt berichtete im Oktober 2023, dass die Kosten für »grünen« (mit Öko­strom produzierten Strom) Wasserstoff höher ausfallen als erwartet. Dies gefährde Wasserstoffprojekte:

Statt drei Euro pro Kilogramm würden für grünen Wasserstoff ab 2030 voraus­sichtlich Preise zwischen fünf bis acht Euro aufgerufen. Auch der ta­gesaktuelle Wasserstoffpreisindex Hydex schwankt aktuell zwischen vier bis acht Euro je Kilo­gramm. Branchenteilnehmer berichten dem Handelsblatt teilweise sogar von Prei­sen bis zu zehn Euro.¹⁹

Im November 2023 wurde das Projekt einer 30-MW-Elektrolyseanlage für grünen Was­serstoff aufgrund mangelnder Wirtschaftlichkeit abgesagt²⁰. Neben drei Unternehmen aus der Privatwirtschaft waren auch das Bundeswirtschaftsministerium und das For­schungszentrum Jülich involviert.

Eine seit 2022 vom norwegischen Energiekonzern Equinor zusammen mit RWE geplante Wasserstoff-Pipeline wurde aufgrund mangelnder Wirtschaftlichkeit im September 2024 abgesagt. Sie hätte rund drei Milliarden Euro gekostet. Ohne feste langfristige Ver­pflichtungen europäischer Käufer zum Import von Wasserstoff war das Projekt offen­bar zum Scheitern verurteilt.

Auch der Bau einer Wasserstoff-Pipeline von Dänemark nach Deutschland verzögert sich. Statt 2028 wird der Pipline-Abschnitt von der deutschen Grenze bis zur dänischen Stadt Esbjerg erst 2031 fertig. Die gesamte Pipline soll dann 2033 gebaut sein²¹.

Ebenfalls im September 2024 strich der Shell-Konzern sein Ziel, bis 2030 in Norwegen bis zu 450.000 Tonnen/Jahr blauen Wasserstoff²² zu produzieren²³. Ein Shell-Sprecher sagte:

Wir stellen fest, dass Equinor die gleiche Ansicht wie wir vertritt. Der Markt für blauen Wasserstoff ist nicht vorhanden.

Es ist nicht kosteneffektiv, das Projekt fortzuführen. Der Markt für blauen Wasserstoff existiert nicht, und es gibt auch keine Anzeichen dafür, dass er sich bald entwickeln wird. Grüner Wasserstoff wird eindeutig bevorzugt.

Der norwegische Energie-Experte Michael Sura schreibt dazu:

Aber es gibt einen Plan B -- Ein Vertreter von Robert Habecks Bundesminis­terium für Wirtschaft und Klimaschutz sagte gegenüber Reuters, dass ein neuer Plan be­stehe, norwegisches Erdgas in den Niederlanden in blauen Wasserstoff umzuwan­deln und das abgeschiedene CO₂ zur Speicherung zu­rück nach Norwegen zu trans­portieren.

Das Rennen um den Titel der absurdesten Dummheit des Jahres ist also noch in vollem Gange.

Nach Ansicht von Michael Sura sollte die Wasserstoff-Idee von der fossilen Brenn­stofflobby in Deutschland ablenken. Die Abschaltung der Kernkraftwerke ermöglichte es so den Betreibern, schnell Geld zu verdienen.

Die Bild-Zeitung berichtete im Oktober 2024, dass der Industriekonzern ThyssenKrupp überlege, ein Vorzeige-Projekt zu »grünem Stahl« abzubrechen²⁴. Die sogenannte Direk­treduktionsanlage sollte Stahl mithilfe von Wasserstoff statt Kohle produzieren. Als Grund für eine mögliche Projektaufgabe nennt der Konzern Kostensteigerungen. Da­durch wäre der »grüne Stahl« auf dem Weltmarkt nicht mehr konkurrenzfähig. Bundes- und NRW-Landesregierung hatten für das 3 Milliarden Euro teure Projekt Fördermittel von 2 Milliarden zugesagt. Laut dem Bild-Bericht sei aber unklar, ob ThyssenKrupp nach einem Projektabbruch die bereits gezahlten 500 Millionen Euro Fördermittel über­haupt zurückzahlen könne.

Der deutsche Energieversorger Uniper hat im Oktober 2024 seine Pläne zur Entwicklung einer Produktionsanlage für nachhaltige Flugkraftstoffe in Nordschweden aufgegeben. Als Gründe nannte das Unternehmen die langsame Marktentwicklung und das Fehlen er­forderlicher EU-Vorschriften. Die Anlage war darauf ausgelegt, durch die Kombination von Biomasse und grünem Wasserstoff nachhaltige Flugzeugkraftstoffe zu erzeugen und sollte dabei einen Energiebedarf von 200 MW haben. Es hätte darüber hinaus erhebliche Kostensteigerungen gegeben, sodass das Projekt »kommerziell nicht mehr tragfähig« ge­wesen sei²⁵.

In einem Interview mit der WAZ- Zeitungsgruppe im Oktober 2024 äußerte sich Manuel Frondel vom RWI-Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung kritisch zu den von Robert Habeck vorangetriebenen und inzwischen in Schieflage geratenen Plänen, in Duisburg eine Grünstahl-Produktion bei ThyssenKrupp aufzubauen²⁶.

Das Ziel den Ausstoß von Kohlendioxid in der Industrie zu verringern, hält er für richtig. Er kritisiert jedoch die einseitige Festlegung auf Wasserstoff bei der Stahlproduktion:

Das Problem ist: Grüner Wasserstoff ist kaum verfügbar und sehr teuer. Es ist bislang völlig unklar, dass es in naher Zukunft genügend grünen Wasserstoff²⁷ zu bezahlbaren Preisen in Deutschland geben wird.

Ich befürchte eine Subventionsorgie für wasserstofffähige Stahlwerke. Stahlerzeu­gung mit grünem Wasserstoff ist wie Baden in Champagner.

Manuel Frondel schlägt kostengünstigere Alternativen vor, die ebenfalls den CO₂-Aus­stoß senken: Mit erneuerbarer Energie betriebene Lichtbogenöfen, den Betrieb mit Erd­gas oder die Weiternutzung bestehender Produktionsmethoden mit CO₂-Abscheidung und anschließender unterirdischer Speicherung.

5. Teil: Lesen Sie hier weiter