Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Nach Jahren des Nischendaseins soll es nun endlich „mit Wumms“ vorangehen: Im Juni 2020 stellte die Bundesregierung die lange angekündigte Nationale Wasserstoffstrategie (NWS) vor. Fünf Ministerien unter Federführung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (außerdem Umwelt, Verkehr, Forschung, Entwicklungszusammenarbeit) hatten heftig darum gerungen, welche Elektrolyseurkapazität und welche Herstellungsverfahren man anpeilen sollte. Im Laufe der Wochen wurde aus einem sechsseitigen Entwurf eine recht detaillierte Strategie mit 32 Seiten. Letzten Endes bewilligte die Regierung für die Umsetzung der Wasserstoffstrategie sieben Milliarden Euro plus zwei Milliarden für den Aufbau von Partnerschaften mit potenziell H₂-exportierenden Ländern.

Im Mittelpunkt der Debatte stand die Frage, wo der Wasserstoff herkommen soll. Wesentliche Aspekte dabei sind, wie groß die benötigte – und realisierbare – Elektrolysekapazität in Deutschland ist und ob es neben der Elektrolyse mit Ökostrom noch weitere akzeptable Verfahren gibt.

Diskutiert wurden Elektrolysekapazitäten zwischen 5 und 20 MW. Im Rahmen der NWS gilt nun das Ziel, bis 2030 insgesamt 5 MW in Deutschland aufzubauen. Im nächsten Jahrzehnt sollen weitere 5 MW folgen.

Ein Knackpunkt wird sein, dafür genug geeignete Standorte zu finden. Dort muss nicht nur ausreichend sauberes Wasser verfügbar sein, sondern auch genügend Strom aus erneuerbaren Quellen (s. Kap. 2.2.2: Strom: Musterkind der Energiewende).

„Grüner“ Strom aus erneuerbaren Energien ist die Voraussetzung für „grünen“ Wasserstoff (vgl. Seite 63, Herstellungsprozesse im Überblick). Welche Herstellungsverfahren darüber hinaus denkbar wären, war ebenfalls Gegenstand heftiger Diskussionen. Nach einer ausführlichen und öffentlichen Debatte schreibt die Bundesregierung in der NWS nun, das Ziel sei, „grünen Wasserstoff zu nutzen, für diesen einen zügigen Markthochlauf zu unterstützen sowie entsprechende Wertschöpfungsketten zu etablieren“. Nur Wasserstoff, der auf Basis erneuerbarer Energien hergestellt wurde, also grüner Wasserstoff, sei auf Dauer nachhaltig. Doch die Bundesregierung geht auch davon aus, dass sich in den kommenden Jahren ein globaler und europäischer Wasserstoffmarkt etablieren wird, auf dem auch sogenannter CO₂-neutraler Wasserstoff, also blauer und türkiser, gehandelt wird. „Aufgrund der engen Einbindung von Deutschland in die europäische Energieversorgungsinfrastruktur wird daher auch in Deutschland CO₂-neutraler Wasserstoff eine Rolle spielen und, wenn verfügbar, auch übergangsweise genutzt werden“, heißt es dementsprechend.

Elementar für das Vorankommen der Wasserstofferzeugung in Deutschland war die in der Wasserstoffstrategie angestrebte, hart erkämpfte Befreiung des Elektrolysestroms von der „EEG-Umlage“ (EEG = Erneuerbare-Energien-Gesetz). Diese finanziert die Prämien und Vergütungen für die Erzeuger von Strom aus erneuerbaren Energien. Seit 2014 liegt sie bei mehr als 6 Cent pro Kilowattstunde. Solange diese Abgabe gezahlt werden musste, war es unmöglich, Wasserstoff per Elektrolyse wettbewerbsfähig zu erzeugen. In der Ende 2020 beschlossenen EEG-Novelle wurde schließlich die Umlagenbefreiung für die Wasserstofferzeugung verankert.

Neben den inhaltlichen Zielen beinhaltet die NWS auch die Bildung eines Nationalen Wasserstoffrats im Sinne eines begleitenden Expertengremiums sowie die Etablierung einer Leitstelle Wasserstoff. All diese Zutaten verschaffen der Wasserstoffbranche eine bisher nicht dagewesene Planungssicherheit. Hinzu kommt, dass Deutschland nicht allein dasteht: Anfang des Jahres 2020 gab es 18 verschiedene nationale Wasserstoffstrategien sowie diverse Wasserstoffstrategien verschiedener Bundesländer. Im Juli 2020 kam auch der European Green Deal mit einem Schwerpunkt auf Wasserstoff. Insgesamt kann man also davon ausgehen, dass es in den kommenden Jahren eine spürbare Beschleunigung der Entwicklung in der Wasserstofftechnologie geben wird.

Die Strategiepapiere betonen die Rolle der Wasserstoffwirtschaft als Wachstumsmotor, der zur Überwindung der durch die Corona-Pandemie verursachten wirtschaftlichen Schäden beitragen kann. So befasst sich die Wasserstoffstrategie der EU mit der Schaffung neuer Märkte. Die Kommission will zu diesem Zweck unter anderem politische und regulatorische Maßnahmen ergreifen, die dazu geeignet sind, Sicherheit für Investoren zu schaffen, den Einsatz von Wasserstoff zu erleichtern, die erforderliche Infrastruktur und Logistik zu fördern, die Instrumente für die Infrastrukturplanung anzupassen und Investitionen zu fördern.

Wie die deutsche NWS nimmt auch die europäische Strategie den grünen Wasserstoff in den Fokus. Doch sie räumt auch ein, dass kurz- und mittelfristig andere Formen CO₂-armen Wasserstoffs erforderlich sein werden, um die Emissionen rasch zu senken und die Entwicklung eines tragfähigen Marktes zu unterstützen. Der Aufbau der Elektrolysekapazitäten soll in drei Schritten erfolgen: Von 2020 bis 2024 will die EU die Installation von mindestens 6 GW Elektrolyseleistung für die Erzeugung von bis zu 1 Mio. Tonnen grünem Wasserstoff unterstützen. Von 2025 bis 2030 soll Wasserstoff zu einem wesentlichen Bestandteil des europäischen integrierten Energiesystems werden. Dafür muss die Elektrolyseleistung auf mindestens 40 GW anwachsen, und es sollen bis zu 10 Mio. Tonnen grünen Wasserstoffs erzeugt werden. Zwischen 2030 und 2050 sollen die Technologien für erneuerbaren Wasserstoff ausgereift sein. Sie sollen dann in großem Maßstab in allen Sektoren eingesetzt werden, in denen sie für die Dekarbonisierung nötig sind. Damit sich die jeweils saubersten Technologien durchsetzen, will die EU gemeinsame Normen, Terminologien und Zertifizierungen entwickeln. Diese sollen die CO₂-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus der jeweiligen Technologie hinweg widerspiegeln.

Abb. 11: Die Bundesregierung setzt in ihrer Wasserstoffstrategie auf hohe Importmengen. Das ist u. a. wegen des Energieaufwandes für den Transport umstritten.

11_H2-Import

Quellen: Projektträger Jülich, Grafik: eigene Darstellung

Auch die EU lässt eine eigene Institution die Umsetzung ihrer Wasserstoffstrategie begleiten: In der Clean Hydrogen Alliance sind Industrieunternehmen ebenso vertreten wie die Zivilgesellschaft, Minister der nationalen und regionalen Ebenen und die Europäische Investitionsbank. Die Allianz soll eine Investitionspipeline für den Ausbau der Erzeugung aufbauen und die Nachfrage nach sauberem Wasserstoff in der EU fördern.