Die Entstehung von grünem Wasserstoff als Kraftstoff der nächsten Generation

Einführung

Der wirtschaftliche Aufschwung nach COVID-19 hat zu Veränderungen in der Dynamik des Energiesektors geführt und Preisspitzen für Rohstoffe wie Öl, Gas und andere ausgelöst. Der anhaltende Konflikt zwischen Russland und der Ukraine hat zu Störungen der Lieferketten geführt und zu einem weiteren Anstieg der Energiepreise und zu Bedenken hinsichtlich der Energiesicherheit in den Ländern geführt. Diese Herausforderung hat der Welt jedoch die Tür geöffnet, auf kohlenstoffarme, nachhaltige und saubere Energiequellen wie Wasserstoff und andere erneuerbare Energiequellen umzusteigen, um ihren Energiebedarf zu decken und unabhängig von der Notwendigkeit von Energieimporten zu werden.

Ein weiterer Aspekt des raschen Wandels in der Energielandschaft könnte die wachsende Notwendigkeit sein, die Sektoren aufgrund des Klimawandels zu dekarbonisieren. Regierungen und Unternehmen konzentrieren sich auf strenge Dekarbonisierungsziele, um das Netto-Null-Ziel zu erreichen. In Zukunft wird sich der Energiemix voraussichtlich in Richtung erneuerbarer Energien und sauberer Energien wie Wasserstoff verschieben. Bis 2050 wird sich der Strombedarf voraussichtlich verdreifachen, wobei Wasserstoff und wasserstoffbasierte Kraftstoffe aufgrund der gestiegenen Nachfrage und der Dekarbonisierung voraussichtlich ihren Marktanteil erhöhen werden.

Der globale Energiebedarf wird bis 2040 voraussichtlich um 25 bis 30 Prozent steigen. Die von Kohle und fossilen Brennstoffen abhängigen Volkswirtschaften werden mehr CO2 ausstoßen, was den Klimawandel noch verschlimmert. Die Dekarbonisierung des Planeten lässt jedoch ein anderes Szenario bis 2050 erwarten, in dem Energie nachhaltiger, erschwinglicher und effizienter ist und von sauberen Energien wie grünem Wasserstoff angetrieben wird.

Arten von Wasserstoff

Die Klassifizierung von Wasserstoff kann je nach Produktionsmethode variieren, was zu Kategorien wie Grau, Blau, Grün und gelegentlich unkonventionellen Farben wie Rosa, Gelb oder Türkis führt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die spezifischen Namenskonventionen von Land zu Land unterschiedlich sein und sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln können.

Grüner Wasserstoff ist die einzige Wasserstoffart, die klimaneutral erzeugt wird. Damit spielt er eine entscheidende Rolle bei den weltweiten Bemühungen, bis 2050 das Ziel von Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

Was ist grüner Wasserstoff, wie wird er gespeichert und welche Herausforderungen sind mit grünem Wasserstoff verbunden?

Grüner Wasserstoff bezeichnet Wasserstoff, der ohne Schadstoffemissionen gewonnen wird, was seine Nachhaltigkeit unterstreicht. Er gilt als zentraler Energieträger bei der Umsetzung der globalen Dekarbonisierung und der Erfüllung der bis 2050 festgelegten Verpflichtungen zur Bekämpfung des Klimawandels. Grüner Wasserstoff macht derzeit etwa0,1 % der gesamten Wasserstoffproduktion, es wird jedoch erwartet, dass dieser Wert steigt, da die Kosten für erneuerbare Energien weiter sinken.

Wasserstoff wird durch einen Elektrolyseprozess gewonnen, bei dem Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser getrennt werden. Der Begriff „grüner Wasserstoff“ bedeutet, dass der Strom, der zum Betreiben des Lichtbogenofens für den Elektrolyseprozess verwendet wird, zu 100 % aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne usw. stammt.

Wasserstoff kann physikalisch entweder als Gas oder als Flüssigkeit gespeichert werden. Die Speicherung von Wasserstoff als Gas erfordert normalerweise Hochdrucktanks mit Tankdrücken zwischen 350 und 700 bar (5.000 bis 10.000 psi). Umgekehrt erfordert die Speicherung von Wasserstoff als Flüssigkeit kryogene Temperaturen, da sein Siedepunkt bei atmosphärischem Druck bei −252,8 °C liegt. Eine andere Methode der Wasserstoffspeicherung ist die Adsorption an den Oberflächen von Feststoffen oder die Absorption in Feststoffen.

Erfahren Sie mehr über die Wasserstoffspeicherung beihttps://www.databridgemarketresearch.com/de/reports/global-green-hydrogen-market

Die Produktion von grünem Wasserstoff bringt einige Herausforderungen mit sich. Die größte Herausforderung besteht darin, dass die zur Wasserstoffproduktion verwendeten Elektrolyseure derzeit knapp sind und der Großteil der erneuerbaren Energien noch immer einen hohen Preis hat. Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsprozessen ist die Elektrolyse teuer und der Markt für Elektrolyseure noch klein.

Bedeutung von grünem Wasserstoff für die Energiewende

Die Förderung von grünem Wasserstoff ist von größter Bedeutung, um die im Pariser Abkommen festgelegten Klimaziele zu erreichen und den dringenden Bedarf an Null-Emissionszielen als Reaktion auf den Klimanotstand zu decken. In Europa laufen bereits Initiativen entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette. Dazu gehören die Entwicklung wettbewerbsfähigerer Elektrolyseure, der Aufbau eines effizienten Transportnetzes und der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur zur Unterstützung des Straßenverkehrs.

Laut einem Bericht der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien (IRENA) besteht bei Wasserstoffanlagen ein erhebliches Kostensenkungspotenzial, das langfristig zwischen 40 und 80 Prozent liegen könnte. Zusammen mit dem erwarteten Preisrückgang für erneuerbare Energien deutet dies darauf hin, dass grüner Wasserstoff bis 2030 wirtschaftlich rentabel und profitabel werden könnte.

Die Entstehung von grünem Wasserstoff

Bis zum Jahr 2050 könnte grüner Wasserstoff rund 25 % des weltweiten Energiebedarfs decken und sich zu einem Markt mit einem adressierbaren Wert von 10 Billionen US-Dollar entwickeln. Die Investitionen in grünen Wasserstoff steigen bei bedeutenden Öl- und Gasunternehmen rasant an. Europa plant, Wasserstoff zu einem wichtigen Bestandteil seines hochgeschätzten Green Deal-Pakets zu machen.

Im Jahr 2020 erreichte die Nachfrage nach Wasserstoff schätzungsweise 87 Millionen Tonnen (MT) und wird voraussichtlich ein erhebliches Wachstum verzeichnen und bis 2050 einen Bereich von 500-680 Millionen MT erreichen. Der Wasserstoffproduktionsmarkt, der von 2020 bis 2021 auf 130 Milliarden US-Dollar geschätzt wird, wird voraussichtlich bis 2030 eine stetige jährliche Wachstumsrate von bis zu 9,2 % aufweisen. Es gibt jedoch eine erhebliche Hürde: Die überwiegende Mehrheit (über 95 %) der derzeitigen Wasserstoffproduktion basiert auf fossilen Brennstoffen, wobei nur ein minimaler Anteil als „grün“ gilt. Etwa 6 % des weltweiten Erdgases und 2 % der weltweiten Kohle tragen zur Wasserstoffproduktion bei.

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Technologien zur Produktion von grünem Wasserstoff erfreuen sich aufgrund der wachsenden Anwendungsbreite in verschiedenen Sektoren wieder wachsender Beliebtheit. Diese Sektoren umfassen Stromerzeugung, Herstellungsprozesse in Industrien wie Stahlerzeugung und Zementherstellung, Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge, Schwertransporte wie die Schifffahrt, Produktion von grünem Ammoniak für Düngemittel, Reinigungsprodukte, Kühlung und die Stabilisierung des Stromnetzes.

Produktionsaussichten und Nachfrage nach grünem Wasserstoff

Der entscheidende Schritt, die Produktion von grünem Wasserstoff auszubauen, ist unverzichtbar, um die Weltwirtschaft dabei zu unterstützen, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen und den Anstieg der globalen Temperaturen auf 1,5 °C zu begrenzen. Bis 2023 werden die jährlichen Investitionen in die Produktion von grünem Wasserstoff voraussichtlich 1 Milliarde US-Dollar übersteigen. Dieser Trend wird durch die sinkenden Kosten für erneuerbare Energien und Elektrolyseurtechnologie sowie die Umsetzung unterstützender Maßnahmen durch die Regierungen vorangetrieben. Insbesondere gibt es bereits eine beträchtliche Pipeline von 23 GW an Elektrolyseprojekten, was eine deutliche Steigerung gegenüber der derzeitigen Kapazität von lediglich 82 MW darstellt.

Trotz der zunehmenden Kapazitäten der derzeit im Bau und Betrieb befindlichen Wasserstoffprojekte befinden sie sich überwiegend noch in der vorkommerziellen Phase und verfügen über begrenzte Elektrolyseurkapazitäten von typischerweise unter 50 MW. Im Gegensatz dazu weisen geplante Anlagen größere Elektrolyseurkapazitäten von 100 MW oder mehr auf, obwohl diese im Vergleich zur Größenordnung bestehender Anlagen zur Produktion von grauem Wasserstoff immer noch blass sind. Darüber hinaus ist die Entwicklung einer Infrastruktur zur Unterstützung einer umfassenden Wasserstoffnutzung, wie etwa Pipelines oder Import-/Exportterminals, ein zeitaufwändiger Prozess, der mehrere Jahre dauern kann. Idealerweise sollte der Aufbau der erforderlichen Infrastruktur parallel zur wachsenden Nachfrage nach Wasserstoff erfolgen, um ihre Kosteneffizienz sicherzustellen und einen angemessenen Handel und Transport von Wasserstoff bis 2030 zu ermöglichen. Szenarien mit mittleren und hohen Ambitionen prognostizieren einen Anstieg der Wasserstoffnachfrage ab 2030, gefolgt von einem weiteren deutlichen Anstieg ab 2035. Um die im Pariser Abkommen festgelegten Ziele zu erreichen, ist es zwingend erforderlich, unverzüglich mit der Infrastrukturplanung zu beginnen.

Nach 2035 könnte die Einführung von Wasserstoff in wirtschaftlich schwierigen Sektoren wie der Luftfahrt und der Schifffahrt durch Zusagen sowohl des privaten als auch des öffentlichen Sektors vorangetrieben werden. Es wird erwartet, dass diese Sektoren wasserstoffbasierte Kraftstoffe wie synthetisches Kerosin und Ammoniak als praktikable Alternativen annehmen werden. Bis 2035 wird die Zusammensetzung der Wasserstoffversorgung voraussichtlich einen erheblichen Wandel erfahren. Der Anteil des grauen Wasserstoffs, der derzeit fast 100 % der Versorgung ausmacht, wird voraussichtlich auf 55 bis 60 % sinken. Sinkende Kosten und die unterstützende Haltung der politischen Entscheidungsträger gegenüber der Einführung der Wasserstofftechnologie treiben diesen Wandel voran. Infolgedessen wird erwartet, dass saubere Produktionsmethoden im Wasserstoffsektor an Bedeutung gewinnen werden.

Bis 2035 wird der größte Wasserstoffbedarf im Transportbereich und in neuen industriellen Anwendungen entstehen. Doch nach 2035 wird der Wasserstoffbedarf voraussichtlich in allen Sektoren der Energiewirtschaft zunehmen.

Einige der Schlüsselfaktoren, die zur Unterstützung der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft erforderlich sein könnten, könnten sein:

• Infrastruktur und Lieferkette
• Technologischer Fortschritt und Ausweitung der Produktion
• Staatliche Unterstützung und Politik

Kosten und Preise von Wasserstoff

Derzeit ist die Produktion von Wasserstoff aus kohlenstoffarmen Energiequellen mit erheblichen Kosten verbunden. Einer Analyse der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge dürften die Kosten für die Produktion von Wasserstoff aus erneuerbarer Elektrizität bis 2030 jedoch um 30 % sinken. Diese Reduzierung ist auf die sinkenden Kosten für erneuerbare Energietechnologien und den zunehmenden Umfang der Wasserstoffproduktion zurückzuführen. Darüber hinaus bietet die Massenproduktion das Potenzial, Brennstoffzellen, Betankungsanlagen und Elektrolyseure zu nutzen, die entscheidende Komponenten bei der Produktion und Nutzung von aus Strom und Wasser erzeugtem Wasserstoff sind.

Die durchschnittlichen Produktionskosten für grünen Wasserstoff liegen derzeit bei etwa 6 USD/kg, werden aber bis 2030 voraussichtlich um 2,3 USD/kg sinken. Aufgrund der Dekarbonisierungsziele werden die Investitionskosten bis 2030 voraussichtlich um 30 % steigen. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass die Produktion von grünem Wasserstoff als Mittel dienen könnte, um überschüssige Kapazitäten für erneuerbare Energien an großen Produktionsstandorten wie den Offshore-Windparks Europas zu nutzen. Angesichts der anhaltend hohen Kosten für Elektrolyseure bestehen jedoch Zweifel, ob die Entwickler von Projekten für grünen Wasserstoff bereit wären, ihre Elektrolyseure stillzulegen, bis die Preise für erneuerbare Energien einen bestimmten Schwellenwert erreichen.

Ein wahrscheinlicherer Ansatz, der bereits von Unternehmen wie Lightsource BP und Shell in Erwägung gezogen wird, sieht den Bau spezieller Anlagen zur Produktion von grünem Wasserstoff in Regionen vor, in denen es reichlich erneuerbare Energiequellen gibt. Diese Anlagen würden in spezielle Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie integriert, wodurch eine konstante und zuverlässige erneuerbare Energiequelle für die Produktion von grünem Wasserstoff gewährleistet würde.

Anwendungen von grünem Wasserstoff

Grüner Wasserstoff in der Schwerindustrie-Wasserstoff ist ein grundlegender Rohstoff in zahlreichen Industriezweigen. In der Chemie wird er zur Herstellung von Ammoniak und Düngemitteln eingesetzt. Die petrochemische Industrie ist auf Wasserstoff zur Erdölraffination angewiesen, während er in der Metallurgie zur Stahlgewinnung eingesetzt wird.

Der Einsatz von Wasserstoff in diesen Industrien führt jedoch zu erheblichen Kohlendioxidemissionen. So trägt allein die Stahlherstellung zu 6 bis 7 % der weltweiten CO₂-Emissionen bei und übertrifft damit die Emissionen des gesamten globalen Luftfahrtsektors um das Zwei- bis Dreifache. Ein wichtiger Schritt, um dem dringenden Bedarf an Dekarbonisierung in diesen Industrien gerecht zu werden, wäre die Nutzung von grünem Wasserstoff als Rohstoff. Auf diese Weise wird es möglich, emissionsfreien Stahl herzustellen, was einen wichtigen Meilenstein in den dringend erforderlichen Dekarbonisierungsbemühungen in diesen Sektoren darstellt.

Grüner Wasserstoff zur Energiespeicherung-Grüner Wasserstoff hat das Potenzial, als Energiespeicherlösung zu fungieren, vergleichbar mit den strategischen Reserven an Öl oder Erdgas, die wir derzeit nutzen. Indem wir sein beträchtliches Volumen und seine längere Lebensdauer nutzen, können wir Reserven an erneuerbarem Wasserstoff aufbauen, um die Stabilität und Zuverlässigkeit des Stromnetzes zu stärken.

Grüner Wasserstoff als Kraftstoff- Die Nutzung von grünem Wasserstoff als Kraftstoff wird eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung des Transportsektors spielen, insbesondere im Langstrecken- und Luftverkehr. Normalerweise ist der Seeverkehr auf kostengünstige, aber stark umweltschädliche Kraftstoffe angewiesen. Grüner Wasserstoff stellt jedoch eine entscheidende Alternative für Langstreckenschiffe dar und bietet eine überzeugende Lösung zur Reduzierung der Emissionen. In der Luftfahrtindustrie kann grüner Wasserstoff als Grundlage für synthetische Kraftstoffe dienen, die die Emissionen in diesem Sektor deutlich reduzieren. Darüber hinaus erstreckt sich seine Bedeutung auch auf andere Transportmittel wie den Schienen- und Schwerlastverkehr, bei denen grüner Wasserstoff für die Förderung nachhaltiger und umweltfreundlicher Praktiken von entscheidender Bedeutung sein wird.

Grüner Wasserstoff für den Hausgebrauch- Grüner Wasserstoff besitzt die einzigartige Fähigkeit, Temperaturen zu erreichen, die mit anderen sauberen Verfahren nur schwer zu erreichen sind. Eine der vielversprechendsten Anwendungen von grünem Wasserstoff liegt daher in seiner Nutzung zur Stromerzeugung und zur Beheizung von Wohnhäusern.

Globaler Wasserstoffausblick

Die regionale Nutzung von Wasserstoff wird erhebliche Unterschiede aufweisen, die in erster Linie von politischen Erwägungen beeinflusst werden. Europa ist führend, wo Wasserstoff bis 2050 voraussichtlich 11 % des Energiemix ausmachen wird, was auf die Umsetzung von Förderpolitiken zurückzuführen ist, die sowohl den Ausbau der Wasserstoffproduktion als auch dessen Nutzung fördern. In der OECD-Pazifikregion wird Wasserstoff bis 2050 voraussichtlich 8 % des Energiemix ausmachen, unterstützt durch Strategien, Ziele und Finanzierungsinitiativen, die sich auf die Angebotsseite konzentrieren.

Ähnlich strebt Nordamerika einen Wasserstoffanteil von 7 % im Energiemix an, obwohl dort die Kohlenstoffpreise vergleichsweise niedrig sind und die Ziele und Richtlinien weniger eindeutig sind. Großchina folgt dicht dahinter mit einem Ziel von 6 % Wasserstoff im Energiemix. Insbesondere Großchina hat vor Kurzem mehr Klarheit über Finanzierungsmechanismen und Wasserstoffaussichten bis 2035 geschaffen und gleichzeitig ein wachsendes nationales Emissionshandelssystem eingeführt. Diese vier Regionen werden voraussichtlich bis 2050 etwa zwei Drittel des weltweiten Wasserstoffbedarfs für Energie decken.

Treiber für grünen Wasserstoff

In der Vergangenheit hat Wasserstoff in mehreren Wellen des Interesses erhebliche Aufmerksamkeit erregt. Diese Wellen wurden hauptsächlich durch Faktoren wie Ölpreisschocks, Befürchtungen hinsichtlich der Ölnachfragespitze, Bedenken hinsichtlich der Luftverschmutzung und Erkundungen der Erforschung alternativer Kraftstoffe motiviert. Indem Wasserstoff als zusätzlicher Energieträger mit unterschiedlichen Lieferketten, Produzenten und Märkten dient, hat er das Potenzial, zur Energiesicherheit beizutragen. Diese Diversifizierung des Energiemix kann die Belastbarkeit des Gesamtsystems erhöhen.

Zu den wichtigsten Treibern für grünen Wasserstoff gehören-

• Niedrige Kosten für Solar- und Windenergie- Der wichtigste Faktor, der die Kosten für grünen Wasserstoff beeinflusst, ist der Strompreis. Im letzten Jahrzehnt sind die Kosten für Strom aus Photovoltaik (PV) und Windkraftanlagen an Land deutlich gesunken. Im Jahr 2018 betrug der weltweite Durchschnittspreis für vertraglich gebundene Solarenergie 56 USD/MWh, ein deutlicher Rückgang gegenüber 250 USD/MWh im Jahr 2010. Auch die Preise für Windkraft an Land verzeichneten einen Rückgang und sanken von 75 USD/MWh im Jahr 2010 auf 48 USD/MWh im Jahr 2018 (IRENA). Da die Kosten für Solar-PV und Windstrom weiter sinken, wird die Produktion von grünem Wasserstoff wirtschaftlich immer attraktiver.
• Regierungen, die die Schaffung von Netto-Null-Energiesystemen anstreben- Mitte 2020 gab es in sieben Ländern bereits gesetzliche Maßnahmen zur Umsetzung von Netto-Null-Zielen für Treibhausgasemissionen, während weitere 15 Länder ähnliche Gesetze oder politische Dokumente vorgeschlagen hatten. Die Gesamtzahl der Länder, die Netto-Null-Emissionsziele angekündigt haben, liegt bei über 120 (WEF, 2020). Insbesondere China, der größte Emittent von Treibhausgasen, hat sich kürzlich verpflichtet, innerhalb von 40 Jahren Netto-Null-Kohlenstoffemissionen zu erreichen. Obwohl diese Netto-Null-Verpflichtungen noch in konkrete Maßnahmen umgesetzt werden müssen, werden sie Emissionsreduzierungen in den „schwer zu reduzierenden“ Sektoren erforderlich machen, in denen grüner Wasserstoff eine bedeutende Rolle spielen kann.
• Vorteile für den Energiesektor- Mit der zunehmenden Nutzung von Solar- und Windenergie, auch als variable erneuerbare Energie (VRE) bekannt, in verschiedenen globalen Märkten werden die Stromsysteme flexibler werden müssen. Elektrolyseure, die zur Herstellung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden, können als anpassbare Ressourcen konzipiert werden, die ihre Leistung schnell anpassen können, um Schwankungen in der VRE-Produktion auszugleichen. Grüner Wasserstoff kann über längere Zeiträume gespeichert und in Zeiten genutzt werden, in denen VRE nicht zur Stromerzeugung zur Verfügung steht. Er kann in stationären Brennstoffzellen oder wasserstofffähigen Gasturbinen eingesetzt werden. Grüner Wasserstoff eignet sich für die langfristige und saisonale Energiespeicherung und ergänzt Pumpspeicherkraftwerke effektiv. Grüner Wasserstoff verbessert die Systemleistung und Kosteneffizienz, indem er die Integration höherer Anteile an VRE in das Netz erleichtert.
• Weiterentwicklung der Technologie- Mehrere Komponenten der Wasserstoff-Wertschöpfungskette wurden bereits in kleinem Maßstab umgesetzt und sind bereit für die Kommerzialisierung, was Investitionen für eine weitere Skalierbarkeit erfordert. Obwohl bestimmte Technologien, wie mit Ammoniak betriebene Schiffe, noch auf groß angelegte Demonstrationen warten, kann der Ausbau der Produktion von grünem Wasserstoff zur Kosteneffizienz und Attraktivität dieser Wege beitragen. Die Ausweitung der Nutzung von grünem Wasserstoff hat das Potenzial, die Erschwinglichkeit und Attraktivität solcher Technologien zu erhöhen.

Herausforderungen für grünen Wasserstoff

Unabhängig von der Produktionsmethode gibt es für alle Formen von Wasserstoff verschiedene Hindernisse. Zu diesen Hindernissen gehört das Fehlen einer speziellen Infrastruktur wie Transport- und Lagereinrichtungen. Darüber hinaus betreffen besondere Herausforderungen vor allem die Produktionsphase von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse. Zu diesen Herausforderungen gehören Energieverluste, mangelnde Anerkennung seines Werts, Schwierigkeiten bei der Gewährleistung der Nachhaltigkeit und hohe Produktionskosten.

• Hohe Produktionskosten- Im Jahr 2019 wurde festgestellt, dass grüner Wasserstoff, der mit Strom aus einem durchschnittlichen Kraftwerk für variable erneuerbare Energien (VRE) erzeugt wird, zwei- bis dreimal teurer ist als grauer Wasserstoff. Darüber hinaus kann die Einführung grüner Wasserstofftechnologien für verschiedene Anwendungen erhebliche Kosten verursachen. So sind beispielsweise Fahrzeuge, die mit Brennstoffzellen und Wasserstofftanks ausgestattet sind, mindestens 1,5 bis 2 Mal teurer als ihre Pendants mit fossilen Brennstoffen. Ebenso sind synthetische Kraftstoffe für die Luftfahrt derzeit bis zu achtmal teurer als fossile Kraftstoffe.
• Fehlende Infrastruktur- Weltweit gibt es nur etwa 5.000 Kilometer Wasserstoff-Transportpipelines, im Gegensatz zu über 3 Millionen Kilometern Erdgaspipelines (Hydrogen Analysis Resource Center, 2016). Ebenso gibt es weltweit etwa 470 Wasserstofftankstellen, während es in den Vereinigten Staaten und der Europäischen Union über 200.000 Benzin- und Dieseltankstellen gibt. Während die bestehende Erdgasinfrastruktur potenziell für Wasserstoff umgerüstet werden kann, verfügen nicht alle Regionen über eine solche Infrastruktur. Andererseits könnten synthetische Kraftstoffe aus grünem Wasserstoff möglicherweise die vorhandene Infrastruktur nutzen, obwohl diese möglicherweise erweitert werden muss, um der zunehmenden Nutzung gerecht zu werden.
• Hohe Energieverluste- Grüner Wasserstoff erfährt in jeder Phase seiner Wertschöpfungskette erhebliche Energieverluste. Etwa 30-35 % der bei der Elektrolyse, dem Wasserstoffherstellungsprozess, eingesetzten Energie geht verloren (IRENA). Darüber hinaus kann die Umwandlung von Wasserstoff in andere Träger wie Ammoniak zu einem Energieverlust von 13-25 % führen. Darüber hinaus erfordert der Transport von Wasserstoff zusätzliche Energiezufuhr, die typischerweise 10-12 % des Energiegehalts des Wasserstoffs selbst entspricht. Darüber hinaus können zusätzliche 40-50 % Energieverlust auftreten, wenn Wasserstoff in Brennstoffzellen eingesetzt wird

Aktuelle Entwicklungen und Schlüsselprojekte im Bereich grüner Wasserstoff

• Nach Angaben der Internationalen Energieagentur sind weltweit derzeit rund 300 Projekte zur Nutzung von grünem Wasserstoff entweder in Arbeit oder in der Umsetzung. Bei den meisten dieser Projekte handelt es sich jedoch um relativ kleine Demonstrationsanlagen. In China wird das größte Projekt von der Ningxia Baofeng Energy Group durchgeführt. Dabei wird grüner Wasserstoff aus Solarenergie zur Herstellung von Petrochemikalien wie Polyethylen und Polypropylen verwendet.
• BP, ein führendes Energieunternehmen mit Ambitionen, zahlreiche Initiativen für grünen Wasserstoff zu errichten, wie etwa die kommende HyGreen Teesside-Anlage in Großbritannien, deren Inbetriebnahme für 2025 geplant ist, hat sein Engagement für die Entwicklung von Leckageüberwachungssystemen bekundet.
• Deutschland wird sich mit Frankreich, Spanien und Portugal in einem ehrgeizigen Wasserstoffprojekt zusammenschließen, um umweltfreundlicheres Gas aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen und es über Pipelines von der Iberischen Halbinsel zu transportieren. Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen Paris und Berlin wird eine Pipeline für grünen Wasserstoff, die derzeit Frankreich von Spanien und Portugal aus versorgt, nach Deutschland verlängert. Diese Erweiterung ist Teil einer neu angekündigten „gemeinsamen Roadmap“ für Wasserstoff, die verstärkte Investitionen in Zukunftstechnologien, insbesondere im Zusammenhang mit erneuerbaren und kohlenstoffarmen Energien, betont. Die Unterwasserpipeline H2Med, auch bekannt als Mittelmeer-Wasserstoffpipeline, wird die Iberische Halbinsel mit Frankreich verbinden und voraussichtlich bis 2030 in Betrieb gehen. Sie wird Wasserstoff transportieren, der aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird. Die spanischen Behörden schätzen, dass sie eine Kapazität von bis zu 2 Millionen Tonnen grünem Wasserstoff pro Jahr haben wird, was 10 % des Gesamtverbrauchs der Europäischen Union entspricht.
• Im Jahr 2022 genehmigte die EU-Kommission 5,2 Milliarden Euro an öffentlichen EU-Fördermitteln für Wasserstoffprojekte

Wie geht es weiter mit grünem Wasserstoff?

Das weltweite Interesse an grünem Wasserstoff als entscheidende Lösung für die Energiewende hin zu null oder Netto-Null-Emissionen wächst. Anders als in früheren Phasen des Interesses an Wasserstoff geht es bei dieser neuen Welle vor allem darum, eine Verbindung zwischen erneuerbarer Elektrizität und schwer zu elektrifizierenden Anwendungen herzustellen.

Zur wachsenden Dynamik der Nutzung von grünem Wasserstoff tragen mehrere Faktoren bei, darunter:

• Sinkende Kosten für erneuerbaren Strom machen ihn zu einer erschwinglichen Energiequelle für die Produktion von grünem Wasserstoff
• Fortschritte bei relevanten Technologien, die auf eine höhere Reife und Effizienz hinweisen
• Flexibilitätsvorteile für Stromsysteme, da grüner Wasserstoff als flexibler Energieträger zum Ausgleich der schwankenden Erzeugung erneuerbarer Energie dienen kann
• Nationale Verpflichtungen und Zusagen zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen treiben die Nachfrage nach sauberen Energielösungen wie grünem Wasserstoff voran
• Eine breitere Basis von Interessenvertretern, darunter Regierungen, Industrie und Gemeinden, die Interesse und Unterstützung bekunden

Trotz des wachsenden Interesses an grünem Wasserstoff gibt es mehrere Hindernisse, die sein Potenzial als Treiber der Energiewende behindern. Die größte Herausforderung liegt in den vergleichsweise hohen Kosten von grünem Wasserstoff im Vergleich zu grauem Wasserstoff und fossilen Brennstoffalternativen. Weitere Hindernisse sind das Fehlen einer geeigneten Infrastruktur, die unzureichende Anerkennung seines Werts im Hinblick auf die Reduzierung von Treibhausgasemissionen und Hindernisse im Zusammenhang mit der Entwicklung einer neuen Industrie.

Obwohl der Wasserstoffsektor die Aufmerksamkeit der Regierung auf sich gezogen hat, ist weitere gezielte politische Unterstützung von entscheidender Bedeutung, um die Marktreife, Durchdringung und das Wachstum der Technologie sicherzustellen. Nationale Wasserstoffstrategien spielen eine entscheidende Rolle bei der Definition der Ambitionsniveaus eines Landes in Bezug auf Wasserstoff und der Festlegung der erforderlichen Unterstützung zur Erreichung dieser Ziele. Diese Strategien dienen als Bezugspunkt für Akteure des privaten Sektors in der Wasserstoffindustrie und regen zu verstärkter Finanzierung und Investitionen an. Effektive nationale Strategien sollten einen klaren Fahrplan für die Ausweitung der Wasserstoffnutzung vorgeben.

Ermöglichende Maßnahmen umfassen wirtschaftsweite Maßnahmen, die darauf abzielen, ein faires und gerechtes Umfeld für Wasserstoff und fossile Brennstoffe zu schaffen. Diese Maßnahmen sollen es den Akteuren im Wasserstoffsektor ermöglichen, einen Mehrwert für das Energiesystem und die umfassenderen wirtschaftlichen und sozialen Systeme zu schaffen. Durch die Umsetzung solcher Maßnahmen sollen gleiche Wettbewerbsbedingungen geschaffen werden, die die Integration von Wasserstoff in verschiedene Sektoren unterstützen und seine ganzheitlichen Vorteile fördern.