Damit der grüne Wasserstoff, der beispielswiese aus Kanada und Australien kommt und an den geplanten LNG-Terminals gelöscht wird, in Deutschland verteilt werden kann, ist ein H2-Netz vonnöten. Damit dessen Realisierung zügig umgesetzt werden kann, hat Ende August 2022 die dena ein Impulspapier vorgestellt. Dazu erklärte Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der dena-Geschäftsführung: „Der schnelle und verlässliche Aufbau eines Wasserstoffnetzes ist unverzichtbare Voraussetzung für den dringend erforderlichen Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft in Deutschland.“
Der Vorschlag beruhe darauf, „eine faire Aufteilung der Risiken“ zwischen Netzbetreibern und zukünftigen Netznutzern zu gewährleisten. „Kern des Vorschlags ist eine Absicherung der Investitionen in der Anfangsphase durch ein ‚Amortisationskonto‘ sowie eine politische festgelegte Höhe der Netzentgelte, die für die ersten Nutzer der Netze nicht prohibitiv ist.“ Weiter sagte Kuhlmann, die ersten Nutzer sollten „nicht die vollen Kosten des Wasserstoffnetzes tragen“, weil das so hohe Netzentgelte zur Folge haben könnte, dass die Wirtschaftlichkeit dieser ersten Projekte kaum darstellbar wäre.
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Die Netzbetreiber würden dabei den Auftrag erhalten, dieses sogenannte H2-Startnetz sowohl durch Neubau als auch durch die Umrüstung bestehender Erdgasleitungen zu errichten. Die Netzbetreiber würden beim Aufbau mit Eigenmitteln in Vorleistung gehen, wobei der Staat die Investition absichert, indem er den Netzbetreibern langfristig die Rentabilität der Investition zusichert.
DVGW und Avacon erproben 20-prozentige H2-Beimischung Seit Jahren hatten die Projektpartner darauf hingearbeitet, am 28. April 2022 war es dann so weit: In der Landesvertretung Sachsen-Anhalts in Berlin präsentierten der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) und die E.ON-Tochter Avacon die Ergebnisse ihres Langzeitversuchs, bei dem eine zwanzigprozentige Beimischung von Wasserstoff zum Erdgasnetz getestet wurde. Wie die Projektleiterin Angela Brandes mitteilte, habe das Projekt gezeigt, dass es „technisch möglich ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als bislang in den Technischen Regeln des DVGW vorgesehen in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen“.
„Wir können den kompletten Energiebedarf Deutschlands mit Wasserstoff in 2045 decken.“ Mit diesem ambitionierten Statement preschte Prof. Gerald Linke, Vorstandsvorsitzender des DVGW, anlässlich der Ergebnispräsentation voran. Weiter stellte er fest: „Wasserstoff wird entgegen häufig verbreiteter Annahmen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Dies konnten wir jüngst in einer in unserem Auftrag von Frontier Economics durchgeführten Studie belegen.“
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Linke bezog sich damit auf die Analyse „Nachhaltiger Wärmesektor“, die Frontier Economics Ltd. im April 2022 veröffentlicht hatte (s. Abb. 1). Darin heißt es, dass im Jahr 2030 rund 290 Terawattstunden CO2-armer oder klimaneutraler Wasserstoff zur Verfügung stehen werden. Etwa 60 Prozent davon könnten grüner Wasserstoff aus heimischer Elektrolyse und anderen europäischen Ländern sein – weitaus mehr, als die meisten anderen Nachfrageprognosen bislang ermittelt haben.
Der DVGW skizziert mit diesen Zahlen ein Szenario, bei dem ausreichend nachhaltig erzeugter Wasserstoff vorhanden ist, was bedeuten würde, dass auch noch für den Wärmebereich genügend H2-Gas vorhanden wäre. Bislang heißt es vielfach, grüner Wasserstoff sei der „Champagner der Zukunft“ und für die thermische Verwertung viel zu schade. Sollte der Gas- und Wasser-Verband Recht behalten, könnten die bisherigen Gasversorger und Vereinsmitglieder einen Großteil ihrer Assets weiterhin nutzen und ihre bislang marktbeherrschende Stellung auch in eine CO2-neutrale Zukunft hinüberretten.
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Entsprechend deutlich formulierte Prof. Linke seine Ziele: „Es darf nicht bei politischen Absichtserklärungen bleiben, die Energieversorgung zu diversifizieren. Es kommt darauf an, das System auf allen Ebenen unter Berücksichtigung der fortschreitenden Elektrifizierung zu entlasten.“ Damit gemeint sein dürfte die Abkehr vom Konzept einer „All-electric-World“ und die Hinwendung zu einem Energieversorgungssystem, bei dem nach wie vor Moleküle eine tragende Rolle spielen. Laut DVGW führt kein Weg an der Nutzung von Wasserstoff im Wärmemarkt vorbei.
Netzabschnitt ist bis 20 Vol.-% H2-ready
Dass eine Wärmeversorgung mit Wasserstoff funktioniert, hat Avacon gezeigt: In ihrem H2-20-Projekt wurden die bereits im Bestand befindlichen Geräte mit einer für Deutschland typischen Alters- und Gerätemischung ohne technische Austauschmaßnahmen mit Gas, das aus bis zu zwanzig Prozent Wasserstoff bestand, betrieben. Angela Brandes von der der Avacon Netz GmbH erklärte: „In den vergangenen Monaten haben wir schrittweise den Wasserstoffanteil in unserem Gasnetz im Jerichower Land erhöht und bereits erfolgreich 20 Volumenprozent Wasserstoff beigemischt. Dies hat störungsfrei funktioniert.“ Aktuell wird in dem novellierten DVGW-Arbeitsblatt G 260 eine Zumischgrenze von 10 Vol.-% Wasserstoff für große Teile des Bestands als möglich eingestuft, wenn hierzu eine separate Einzelfallprüfung erfolgt ist.
„Das Projekt hat gezeigt, dass es technisch möglich ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als bislang in den Technischen Regeln des DVGW vorgesehen in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen.“
Angela Brandes, Projektleiterin H2-20 der Avacon Netz GmbH
Insgesamt beteiligen sich seit Dezember 2021 im Fläming rund 340 Haushalte. Der zentrale Einspeisepunkt für Wasserstoff in den dortigen 35 Kilometer langen Netzabschnitt lag in Schopsdorf, wo über 350 Gasgeräte vor allem zur Wärmeversorgung dienen. Vorweg waren alle Aggregate vom Gas- und Wärme-Institut Essen (GWI) und den beteiligten Gasgeräteherstellern erfasst und überprüft worden. Vier nicht geeignete Geräte wurden durch moderne wasserstofftaugliche Neugeräte ersetzt.
Die H2-Einspeisung wurde in Stufen von 10 über 15 bis auf 20 Prozent angehoben. Insgesamt läuft der Test über die zwei Heizperioden 2021/22 und 2022/23, wobei die 20 Prozent bereits im Frühjahr 2022 erreicht wurden. Eine weitere 20-Prozent-Einspeisephase soll im kommenden Winter über mehrere Wochen folgen.
Um die Haushalts- und Gewerbekunden zu informieren und zu involvieren, wurden Bürgerversammlungen durchgeführt, was sich sehr bewährt habe. Prof. Berthold Vogel vom Soziologischen Forschungsinstitut Göttingen (SOFI), der das Vorhaben wissenschaftlich begleitete, bestätigte die „hohe soziale Akzeptanz in Schopsdorf“, die aber auch erforderlich sei, um derart neue Technologien einzuführen.
Der Landesumweltminister von Sachsen-Anhalt, Prof. Armin Willingmann, der Ende März 2022 Schopsdorf besichtigte, stellte fest: „Im Jerichower Land wird wertvolle Pionierarbeit geleistet, damit künftig klimaneutraler Wasserstoff anstelle von fossilem Erdgas durch die bestehenden Leitungen fließen kann. […] Ich konnte mich davon überzeugen, welche Erfahrungen die Anwohner gemacht haben, und es waren durchweg gute Erfahrungen.“ Dem stimmte Angela Brandes voll zu, indem sie über die eingesetzten Aggregate sagte: „Es sind alle durchgelaufen.“
H2-Datenbank vom DVGW
Währenddessen schreitet die thematische Umorientierung beim DVGW vom fossilen Erdgas zum Wasserstoff weiter voran. So erklärte Linke: „Uns kommt die Pflicht zu, ein Regelwerk für Wasserstoff zu erstellen.“ Der Gas- und Wasserverband ist seit Jahren eine wichtige Zertifizierungsstelle. Diese Funktion will er zukünftig auch im H2-Sektor übernehmen. Aus diesem Grund wurden in den vergangenen Monaten Unmengen an Informationen gesammelt, um eine Datenbank erstellen zu können, in der alle wasserstofffähigen Komponenten aufgelistet werden. Diese Datenbank soll in Kürze veröffentlicht werden.
Politische Rahmenbedingungen
Dem Gebäudesektor kommt bei der Energiewende eine zentrale Rolle zu. Eine große Herausforderung ist insbesondere die Einhaltung der Vorgabe, dass ab 2024 jede neu installierte Heizung mit mindestens 65 Prozent erneuerbarer Energie betrieben werden soll. Aktuell wird rund die Hälfte aller Wohnungen in Deutschland, etwa 20 Millionen Haushalte, noch mit Gas beheizt.
Von Zukunft Gas, einer Initiative von Unternehmen der deutschen Gaswirtschaft, hieß es dazu: „Diese Vorgabe stellt Hunderttausende Haushalte vor unlösbare Aufgaben.“ Umso wichtiger sei es für die Branche, so der Verband, dass die H2-Readiness anerkannt und ein H2-ready-Standard für neue Gasanwendungen eingeführt werde. Die Produktion von Wärmepumpen werde zwar ausgebaut, aber es würden zusätzlich 60.000 Handwerker benötigt, um diese installieren zu können, hieß es.
Zudem wurde ein kommunaler Wärmeplan gefordert, damit die Bürger:innen einschätzen können, wann beispielsweise in ihrer Region ein Anschluss an eine Wasserstoffpipeline erfolgen wird. Denn schließlich obliege die Umsetzung der Wärmewende letztlich den Verbraucher:innen.
Die Bundesregierung kündigte indes im Juli 2022 ein Sofortprogramm mit Klimaschutzmaßnahmen für den Gebäudesektor an. Klara Geywitz, Bundesministerin für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen, erklärte, nach der Sommerpause solle die kommunale Wärmeplanung angegangen werden, damit die Klimaschutzmaßnahmen noch im Herbst verabschiedet werden könnten. Dr. Patrick Graichen, Staatssekretär im Bundeswirtschaftsministerium, sagte: „Die kommunale Wärmeplanung ist wichtig. Die Kommunen, die Stadtwerke, werden die Verantwortung übernehmen.“
Eigentlich war mit dem angekündigten „Sommerpaket“ ein großer Wurf von der Politik angekündigt worden. Mit dem Sofortprogramm für den Gebäudesektor sowie einem weiteren Sofortprogramm für den Verkehrssektor blieb die Bundesregierung aber deutlich hinter den Erwartungen zurück. Der DVGW kritisierte: „Die Annahme, dass reine Gasheizungen nicht mehr einbaubar seien, weil sie die für neue Heizungen ab 2024 vorgeschriebene 65-Prozent-Erneuerbare-Regelung nicht erfüllen könnten, ist schlichtweg falsch. Gasheizungen erfüllen diese Vorgabe, wenn sie entweder mit Biomethan bzw. zukünftig klimaneutralem Wasserstoff oder in Kombination mit weiteren Technologien wie zum Beispiel Solarthermie betrieben werden.“
„Ich würde sagen, der Einbau von neuen Gasheizungen in dieser Situation ist politisch falsch und nicht mehr zu verantworten. Deutschland hat eine höhere Abhängigkeit von Gas, von Öl und von Kohle als andere europäische Länder.“ Daraus ergebe sich die Verpflichtung, sich schnell davon zu befreien.
Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck
Mittlerweile wurde indes angekündigt, dass neben Wärmepumpen auch andere Aggregate eingesetzt werden dürfen und dass es Übergangsfristen von bis zu drei Jahren geben soll. Diese könnten beispielsweise gelten, wenn im Havariefall kurzfristig keine Wärmepumpen oder Installateure verfügbar sind. Außerdem sollen Hybridgeräte bessergestellt werden. Selbst wenn deren Leistungsanteil nur 30 Prozent beträgt, könnte die 65-Prozent-Erneuerbare-Pflicht als erfüllt gelten. Zudem können grüne Gasheizungen, die mit Biomethan oder grünem Wasserstoff funktionieren, eingesetzt werden.
Umrüstkit für Gasthermen
Bei den Heizungsbauern zeichnet sich indes immer weiter ab, dass in Eigenheimen Wasserstoff in Zukunft in umgebauten Gasthermen genutzt werden soll. Brennstoffzellenheizgeräte, wie sie von Viessmann oder SOLIDpower angeboten werden, dienen eher der Kraftwärmekopplung, da sie aus Erdgas sowohl Strom als auch Wärme erzeugen. Reine Heizmodule, wie heutige erdgasbetriebene Gasbrennwertthermen, sollen zukünftig H2-ready konzipiert werden, damit sie nach dem Austausch des Brenners reinen Wasserstoff nutzen können.
Dr. Rainer Ortmann von der Robert Bosch GmbH erklärte in diesem Zusammenhang gegenüber HZwei: „Wir haben der Politik ein Versprechen gegeben, zusammen mit drei, vier anderen Herstellern, dass die Geräte ab 2025 mit einem Umrüstkit innerhalb einer Stunde umgebaut werden können.“ Dieser Umrüstkit soll dann für wenige Hundert Euro erhältlich sein.
Autor: Sven Geitmann
Abb. 1: Ergebnisse aus dem DVGW-Forschungsprojekt Nachhaltiger Wärmesektor Quelle: DVGW
Dr. Karl Lauterbach gilt als Gesundheitsexperte, aber er hat auch zu energiepolitischen und gesellschaftlichen Themen viel zu sagen. Anfang 2022 hat der amtierende Bundesgesundheitsminister ein Buch herausgebracht, in dem er sich ausführlich der Klima- und Umweltpolitik widmet und gleich auf der vierten Seite auch auf Wasserstoff zu sprechen kommt.
Als Arzt und Politiker geht er dem Thema nach: „Was uns droht, wenn die Politik nicht mit der Wissenschaft Schritt hält.“ Dafür gewährt er Einblicke in seinen Werdegang und auch in sein Seelenleben. So schildert er beispielsweise, wie ihn sein 20-jähriger Aufenthalt in den USA und seine vielen Reisen geprägt und motiviert haben, die Welt ein Stückchen besser machen zu wollen.
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Lauterbach betrachtet die Weltlage in seinem Buch nicht nur aus Sicht eines Politikers, Wissenschaftlers und Mediziners, sondern auch als Vater einer jugendlichen Tochter, die sich für Fridays-for-Future engagiert. Lauterbachs Analysen sind treffend, ehrlich und nachvollziehbar.
Sein wichtigstes Anliegen ist dabei, der Wissenschaft mehr Gehör zu verschaffen. Dafür zitiert er auch mal Prof. Hans Joachim Schellnhuber, Gründer des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), der bereits frühzeitig verkündete: „Ich sage Ihnen, dass wir unsere Kinder in einen globalen Schulbus hineinschieben, der mit 98-%iger Wahrscheinlichkeit tödlich verunglückt.“
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Er kommt dabei zumindest teilweise seinem Ruf einer Kassandra nach und beschreibt auch, was der Menschheit aus seiner Sicht bevorsteht. Manch einer wird ihm vorwerfen, dies seien reine Schreckensszenarien, aber dafür sind seine Analysen zu gut wissenschaftlich fundiert. Lauterbach gibt wieder, was inzwischen Konsens unter Forschenden ist, und zitiert aus anerkannten Quellen. So weist er darauf hin, dass frühere Klimamodelle noch zu zögerlich waren. Heute wissen wir, dass die Klimakrise schneller voranschreitet als noch vor kurzem berechnet.
Die 288 Seiten sind ein Rundumschlag, teils mit autobiographischen Inhalten, aber auch mit einem Abriss über die Erdgeschichte – vom Urknall bis heute –, in dem er auch über außerterrestrisches Leben philosophiert. Zudem widmet sich der bekennende Vegetarier ausführlich dem Problem des übermäßigen Fleischkonsums sowie dem Thema Wassermangel. Zum Ende des Buches wird es dann doch ziemlich fatalistisch, aber insgesamt bleibt es eine empfehlenswerte Lektüre.
Lauterbach, Karl; Bevor es zu spät ist, Rowohlt Verlag, ISBN 978-3-7371-0132-5, 2022
Er soll als Wegweiser dienen, als „hilfreiches Werkzeug“ für Entscheidungsträger. Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger präsentierte den Wasserstoffatlas Ende Juli 2022 in Berlin als Hilfsmittel, um „Potenzial, Verbrauch, Kosten und Emissionsminderungen verschiedener Wasserstoffanwendungen“ einschätzen zu können.
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Nach den Worten der Ministerin soll der Atlas sowohl ein klares Bild davon geben, „wo wir stehen“, als auch davon, „was noch zu tun ist“. Stark-Watzinger erklärte: „Wir haben eine Vision: Deutschland zur Wasserstoffrepublik zu machen, um unsere Energieversorgung breiter aufzustellen – sauber und sicher. Und wir werden diese Pläne jetzt in die Tat umsetzen.“
Weiter sagte sie: „Die Bundesregierung hat sich das Ziel gesetzt, bis 2045 klimaneutral zu sein, und das wird nur mit der Zukunftsenergie Wasserstoff auch gelingen. Grüner Wasserstoff ist unsere große Chance.“
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Das neue Kompendium, das in Zusammenarbeit mit der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) entstanden ist, soll aufzeigen, welche H2-Potenziale und -Kapazitäten bereits vorhanden sind und welche Möglichkeiten in Zukunft entstehen werden. Welche Anlagen gibt es bereits? Wo sind neue geplant? Wo könnte sich der Einsatz von H2-Technologien lohnen – wo eher nicht? Welche CO2-Einsparungen sind möglich, und wie teuer sind sie? Und wo gibt es Beschäftigungspotenziale?
Prof. Michael Sterner erklärte: „Wir brauchen erneuerbaren Strom und Wasserstoff sowie dessen Folgeprodukte für unsere Versorgungssicherheit und Klimaneutralität, und zwar in großen Mengen. Wasserstoff ist mitnichten der Champagner der Energiewende, sondern neben erneuerbarem Strom der Haupttreibstoff, um Deutschland klimaneutral zu machen. Wir haben dafür große Potenziale im Land, die wir mit dem Wasserstoffatlas aktivieren wollen.“
Der mit 700.000 Euro geförderte Wasserstoffatlas listet Bestandsdaten von 2012 bis heute auf und soll auch einen Vergleich von Wasserstoff mit fossilen Energieträgern in allen Sektoren und Anwendungen (Strom, Gebäude, Verkehr, Industrie) ermöglichen. Er eignet sich somit als Werkzeug für Projektplaner, Kommunen, Stadtwerke, Investoren und andere Entscheidungsträger. Dabei beschränkt er sich nicht auf Deutschland, sondern schließt auch Kooperationen mit ausländischen Technologiepartnern mit ein.
www.wasserstoffatlas.de
Abb.: Prof. Michael Sterner und Bundesministerin Bettina Stark-Watzinger Quelle: BMBF/Hans-Joachim Rickel
Die Planung von schwimmenden Flüssigerdgasterminals in Brunsbüttel und Wilhelmshaven geht weiter voran. Am 1. September 2022 kündigte Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck an, dass ergänzend zu den bislang vier geplanten staatlich gemieteten Spezialschiffen eine fünfte Floating Storage and Regasification Unit (kurz FSRU) gechartert wird. Diese fünfte FSRU soll im vierten Quartal 2023 in Betrieb gehen und auch für die Anlandung von grünem Wasserstoff konzipiert werden.
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Habeck erklärte: „Alle diese Projekte, die wir aufbauen, sind Wasserstoff-ready, sind also geeignet für die Zukunft, die Pipelines und die Terminals, die errichtet werden sollen, für die Zukunft, Wasserstoff nach Deutschland zu bringen, so dass wir gleichzeitig die neue Infrastruktur, die Loslösung vom fossilen Zeitalter mitdenken.“
Das im Oktober 2021 mit Sitz in Wilhelmshaven gegründete H2-Unternehmen Tree Energy Solutions GmbH (TES) geht davon aus, dass bereits während der ersten zwölf Monate des Betriebs der FSRU grüner Wasserstoff importiert werden kann. Erklärtes Ziel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz ist, die LNG-FSRU „nur so lange am Standort Wilhelmshaven zu betreiben, bis das H2-Terminal für grünes Gas in Betrieb genommen wird“ – voraussichtlich bis 2025.
