V-09: Grüne Wasserstoffstrategie

Die Produktion von erneuerbar erzeugtem Wasserstoff bietet vielfältige Möglichkeiten, in allen Sektoren Treibhausgase einzusparen: Grüner Wasserstoff kann dabei helfen, dass energieintensive Industrieprozesse sauberer werden oder Schwerlastverkehr ohne schädliche Emissionen vorankommt. Gleichzeitig ist für uns klar, dass überall dort, wo direkte Stromanwendungen möglich sind, diese auch bevorzugt genutzt werden. Denn wegen der Umwandlungsverluste der Elektrolyse ist eine direkte Stromanwendung effizienter als die Produktion und Nutzung von Grünem Wasserstoff. Wichtig ist daher, dass Wasserstoff in Regionen des Landes mit hohem Anteil Erneuerbarer Energien produziert und Wichtig ist daher, dass Wasserstoff wie alle Energieträger entsprechend seiner besonderen Vorteile effizient und gezielt eingesetzt wird. Hohe Umwandlungsverluste auf der einen Seite, vergleichsweise gute Speicherbarkeit und hohe Energiedichte auf der anderen Seite bestimmen die Anwendungsfelder, in denen Wasserstoff künftig eine unverzichtbare Rolle spielen wird.

Grüner Wasserstoff bildet auch die Grundlage, um klimafreundliche Kraftstoffe herzustellen. Dazu wird vor allem der Wasserstoff in einem zweiten Prozessschritt mit CO₂, das aus einem Verbrennungsprozess oder aus der Luft abgeschieden werden muss, zu jeder beliebigen Kohlenwasserstoffverbindung (Methan, Benzin, Diesel, Kerosin ...) methanisiert. Diese strombasierten Kraftstoffe werden auch als E-Fuels oer Power-to-X-Kraftstoffe bezeichnet. Allerdings nimmt der Wirkungsgrad damit noch weiter ab. Während ein batterielelektrisches Auto 73% des Stroms in Vortrieb umsetzen kann, sind es bei einer Brennstoffzelle durch die hohen Umwandlungsverlust 22% und bei E-Fuels sogar nur 13%.

Daraus folgert, dass Wasserstoff und E-Fuels im Verkehrsbereich zunächst nur dort eingesetzt werden sollten, wo es keine technologischen Alternativen gibt. Dies betrifft in erster Linien den kommerziellen Luftverkehr mit großen Passagiermaschinen, für die E-Kerosin nach heutigem Kenntnisstand die einzige technologische Möglichkeit für einen klimaneutralen Antrieb ist. Ein interessantes politisches Instrument könnte eine zunächst sehr niedrige, aber ansteigende Quote für erneuerbares Kerosin im Flugverkehr sein, das auf Grundlage von erneuerbarem Wasserstoff aus dem In- und Ausland produziert wird.
Wasserstoff kann zuskünftig zur Alternative für fossile Brennstoffe im Straßenverkehr werden, wo batterieelektrische Antriebe aufgrund fehlender Reichweite an ihre Grenzen stoßen und es größere Fahrzeuge als Autos anzutreiben gilt. Mit Brennstoffzellen angetriebene LKW und Busse reduzieren nicht bloß CO₂-Emissionen, sie sorgen auch für bessere Luft. Oberleitungs-Lkw, neue leistungsstärkere Batteriekonzepte und eine deutlich bessere Güterbahn könnten allerdings zukünftig auch im Schwerlastverkehr eine effiziente Alternative sein. Auch im Schiffsverkehr könnten Wasserstoff und strombasierte Flüssigkraftstoffe eine wichtige Rolle für den Klimaschutz spielen. Auf der Schiene sollte Strom direkt genutzt werden, wo immer dies möglich ist. Aber auf langen, verkehrsarmen Strecken, die nicht rasch elektrifiziert werden können und stattdessen von dreckigen und schwerfälligen Dieselloks befahren werden, können Wasserstoffzüge neben batterieelektrischen Antrieben eine sinnvolle Lösung darstellen.

In Europa haben sich bereits einige Länder auf den Weg gemacht, Wasserstoffstrategien zu formulieren, um sich auch industriepolitisch und bei der Technologieentwicklung frühzeitig zu positionieren. International nehmen das Interesse und die Zahl der Projekte rapide zu.
Der Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft darf jedoch nicht zum Feigenblatt für die fossile Energiewirtschaft werden: aktuell wird eine große Zahl von Gas-Infrastruktur-Projekten mit dem Argument der Nutzbarkeit für eine spätere (!) Wasserstoffwirtschaft zur Förderung durch die EU angemeldet. Dabei sind in der Europäischen Union mehr als genügend Pipelines und Terminals vorhanden, die es zu gegebener Zeit auf Wasserstofftauglichkeit umzurüsten gilt. Wir wollen kein öffentliches Geld für fossile Infrastruktur!
Gerade für Länder, in denen die Sonne sehr viel scheint, bieten sich neue Märkte abseits des Handels mit fossilen Rohstoffen. Auch Deutschland ist gefragt, jetzt die Rahmenbedingungen zu schaffen, Chancen in der Technologienentwicklung zu nutzen und die strategischen Weichenstellungen vorzunehmen.

Am günstigsten und naturverträglichsten ist natürlich die Kilowattstunde, die gar nicht erst erzeugt wird. Deshalb gilt für uns der Grundsatz: „Efficiency first!“. Die zukünftigen Herausforderungen in der chemischen Industrie zeigen uns beispielhaft, wie wichtig der Effizienzgedanke ist. Soll die Herstellung chemischer Produkte, z.B. von Kunststoff oder Arzneimitteln, bis zum Jahr 2050 komplett klimaneutral sein, könnte dafür in Deutschland ein zusätzlicher Bedarf von 650 TWh an regenerativem Strom entstehen. Dieser Wert übersteigt den aktuellen deutschen Stromverbrauch. Nimmt man den Bedarf im Luftverkehr hinzu, wird deutlich dass Wasserstoff- bzw. E-Fuel-Produktion in Deutschland auch langfristig allenfalls einen Bruchteil des Bedarfs decken kann.

Mit der Grünen Wasserstoffstrategie wollen wirsoll ein Baustein beschrieben werden, um unser Land in eine Zukunft mit sauberer Wärme, sauberem Strom, sauberer Industrie und sauberer Mobilität zu führen. An diesen Kriterien orientieren wir die Ausgestaltung der Wasserstoffstrategie. Wasserstoff kann und soll unser Land klimaverantwortlich machen. Daraus leiten sich für uns drei Leitbilder ab:

Elementare Voraussetzung für eine klimaverantwortliche Wasserstoffstrategie ist daher, dass der Ausbau der Erneuerbaren Energien endlich wieder Fahrt aufnimmt. Wir brauchen - zusätzlich zu dem für Wasserstoff verbrauchten Strom – genug Ökostrom, um den Atom- und Kohleausstieg ohne Schwierigkeiten und kostengünstig hinzubekommen. Derzeit sorgt die Bundesregierung nicht einmal für die Hälfte des Ausbautempos bei den Erneuerbaren, welches wir allein für den Kohleausstieg bräuchten. Der Ausbau von Wind an Land lag schon letztes Jahr nur noch bei der Hälfte der gewohnten Geschwindigkeit und ist nun auf ein dramatisches Maß abgestürzt. So werden zukünftig keine relevanten Mengen an zusätzlichem erneuerbaren Strom für die Wasserstofferzeugung bereit stehen. Dieses Problem muss zwingend gelöst werden, damit Wasserstoff seinen PlatzUnd auch iner einer 100%-Erneuerbaren-Strom-Welt in der erneuerbaren Zukunft einnehmen kannden Jahren nach 2030 wird nur ein Teil des deutschen Wasserstoffbedarfs aus erneuerbarer Stromproduktion in Deutschland gedeckt werden.

Das Stromnetz kann und soll nicht jede produzierte Grüne Kilowattstunde aufnehmen und transportieren. Schon heuteHeute werden in Zeiten von Netzengpässen Erneuerbare-Energien-Anlagen abgeschaltet, der Strom wird nicht produziert. Dabei ist auch der Strom vor dem Engpass ein wertvolles Gut. Es wäre sehr viel intelligenter, ihn zum Beispiel für die Produktion von Wasserstoff in Pilotanlagen zu nutzen. Ein konkreter Gesetzentwurf liegt seit Jahren vor. Leider mangelt es am politischen Willen zur Umsetzung. Wir wollen, dass der Strom vor dem Netzengpass den Betreibern von Wasserstoff-Anlagen und anderen Spontan-Nutzern kostengünstig zur Verfügung gestellt wird, anstatt ihn gar nicht zu produzieren. Wenn der Betreiber dafür einen kleinen Unkostenbeitrag zahlt, können damit sogar die Stromkunden entlastet werden. Wird das Windrad abgeregelt, zahlt nämlich logischerweise niemand für den Strom.

Der Strom hintervor den Netzengpässen allein wird aber nicht reichen, um die Wasserstoffwirtschaft in Gang zu bringen. Zum einen ist es zu wenig – derzeit ungefähr 1% des deutschen Stromverbrauchs. Zum anderen fällt er nicht verlässlich an. Schon die Fertigstellung einer Stromleitung kann ganze Gebiete wieder zuverlässig ins Stromnetz einbinden. Investitionen in Wasserstofftechnologie brauchen mehr Investitionssicherheit. Die Produktion von Wasserstoff kann deshalb langfristig nur erfolgen, wenn es gelingt, die Produktionskosten deutlich zu senken. Die zentrale Rolle spielen hier die Abgaben und Entgelte, die nicht nur aus diesem Grund dringend reformiert werden müssen. Ziel der Reform muss es sein, Erneuerbare günstiger zu machen. Das bedeutet, die Kosten für den Stromverbrauch zeitlich und lokal spezifisch deutlich abzusenken und somit die netzdienliche Produktion von Wasserstoff im Markt lukrativ zu machen. Zudem helfen auch ehrlichere CO₂-Preise für fossile Energieträger, die im Wettbewerb mit erneuerbarem Wasserstoff unlautere Vorteile genießen, da die Umweltschäden derzeit von der Allgemeinheit getragen werden. Die Leidtragenden dieser Ungerechtigkeit sind zukünftige Generationen, die weder die Chance haben zu protestieren, noch von den Bequemlichkeiten profitieren, die mit dem massenhaften Abbrennen fossiler Energieträger einhergehen.

Der Strom hinter den Netzengpässen allein wird aber nicht reichen, um die Wasserstoffwirtschaft in Gang zu bringen. Zum einen ist es zu wenig – derzeit ungefähr 1% des deutschen Stromverbrauchs. Zum anderen fällt er nicht verlässlich an. Schon die Fertigstellung einer Stromleitung kann ganze Gebiete wieder zuverlässig ins Stromnetz einbinden. Investitionen in Wasserstofftechnologie brauchen mehr Investitionssicherheit. Die Produktion von Wasserstoff kann deshalb langfristig nur erfolgen, wenn es gelingt, die Produktionskosten deutlich zu senken und eine wirksame CO₂-Bepreisung einzuführen, die die fossilen Alternativen verteuert. Die zentrale Rolle spielen hier die Abgaben und Entgelte, die nicht nur aus diesem Grund dringend reformiert werden müssen. Ziel der Reform muss es sein, Erneuerbare günstiger und Fossile deutlich teurer zu machen. Das bedeutet, die Kosten für den Stromverbrauch zeitlich und lokal spezifisch deutlich abzusenken und somit die netzdienliche Produktion von Wasserstoff im Markt lukrativ zu machen. Zudem helfen auch ehrlichereEhrlichere CO₂-Preise für fossile Energieträger, die im Wettbewerb mit erneuerbarem Wasserstoff unlautere Vorteile genießen, da die Umweltschäden derzeit von der Allgemeinheit getragen werden, sind daher unabdingbar. Die Leidtragenden dieser Ungerechtigkeit sind zukünftige Generationen, die weder die Chance haben zu protestieren, noch von den Bequemlichkeiten profitieren, die mit dem massenhaften Abbrennen fossiler Energieträger einhergehen.

Der Strom hinter den Netzengpässen allein wird aber nicht reichen, um die Wasserstoffwirtschaft in Gang zu bringen. Zum einen ist es zu wenig – derzeit ungefähr 1% des deutschen Stromverbrauchs. Zum anderen fällt er nicht verlässlich an. Schon die Fertigstellung einer Stromleitung kann ganze Gebiete wieder zuverlässig ins Stromnetz einbinden. Investitionen in Wasserstofftechnologie brauchen mehr Investitionssicherheit. Die Produktion von Wasserstoff kann deshalb langfristig nur erfolgen, wenn es gelingt, die Produktionskosten deutlich zu senken. Die zentrale Rolle spielen hier die Abgaben und Entgelte, die nicht nur aus diesem Grund dringend reformiert werden müssen. Ziel der Reform muss es sein, Erneuerbare günstiger zu machen. Das bedeutet, die Kosten für den Stromverbrauch zeitlich und lokal spezifisch deutlich abzusenken und somit die netzdienliche Produktion von Wasserstoff im Markt lukrativ zu machen. Zudem helfen auch ehrlichere CO₂-Preise für fossile Energieträger, die im Wettbewerb mit erneuerbarem Wasserstoff unlautere Vorteile genießen, da die Umweltschäden derzeit von der Allgemeinheit getragen werden. Die Leidtragenden dieser Ungerechtigkeit sind zukünftige Generationen, die weder die Chance haben zu protestieren, noch von den Bequemlichkeiten profitieren, die mit dem massenhaften Abbrennen fossiler Energieträger einhergehen. Um grünen Wasserstoff und erst recht E-Fuels in Konkurrenz zu fossilen Kraftstoffen massenmarktfähig zu machen, muss die Differenz der Erzeugungskosten zum Rohölpreis durch eine ambitionierte CO₂-Bepreisung geschlossen werden. Zusätzlich sind Beimischungsquoten für Bereiche sinnvoll, in denen keine technologische Alternative zu Verbrennungsprozessen bestehen.

Es ist absehbar, dass die auch bei uns entwickelte Wasserstofftechnik nicht nur in Deutschland zur Anwendung kommen wird. Andere Länder machen sich ebenfalls auf den Weg in die erneuerbare Zukunft. Wir werden in Deutschland aufgrund von beschränkter Flächenverfügbarkeit nicht genügend erneuerbaren Strom produzieren können, um die Energienachfrage zu decken. Vermutlich gilt das sogar dann, wenn wir deutlich sparsamer im Umgang mit Energie werden, was unumgänglich ist und erstes Ziel bleiben muss. Deshalb ist es klug, Importmöglichkeiten von erneuerbarem Wasserstoff vorsichtig auszutesten, Erfahrungen zu sammeln und ein Signal zu setzen, das unser Interesse an sauberer Energie in die Welt sendet. Gerade für Länder, in denen z.B. viel Sonne scheint oder der Wind stärker weht, bietet die Produktion von Wasserstoff einen neuen Markt abseits von (fossilen) Rohstoffen und der Produktion von ausreichend Ökostrom für den eigenen Bedarf. Dabei achten wir von Anfang an auf die strikte Einhaltung von Menschenrechten. Ein interessantes politisches Instrument könnte eine zunächst sehr niedrige, aber langsam ansteigende Quote für erneuerbares Kerosin im Flugverkehr sein, das auf Grundlage von erneuerbarem Wasserstoff aus dem In- und Ausland produziert wird. Aufbauend auf diesen Erfahrungen zu verfügbaren Mengen aus dem Ausland, Menschenrechtsstandards und den praktikablen Transportwegen können wir in Deutschland dann verlässlicher abschätzen, welchen Beitrag Wasserstoff zur Energieversorgung der Zukunft in unserem Land und in Europa leisten kann, soll und wird.


6. Methanisierung als Parallel- oder Übergangsoption

Der vorgelegte Antrag zur Etablierung einer Energiewirtschaft mit Wasserstoff als Energieträger sollte um die Parallel- oder Übergangsoption der Methanisierung von Wasserstoff erweitert werden.

Zur Erläuterung:
Methan gilt zwar als schädliches Klimagas, würde aber in dem vorgeschlagenen Prozess nicht in die Atmosphäre gelangen sondern als (weiterer) Zwischenträger für Energie fungieren. Methan besitzt eine hohe Verwandtschaft mit Erdgas, das zu 75-99% aus Methan besteht.

Der aus erneuerbaren Energien erzeugte Wasserstoff würde mit CO2 aus der Atmosphäre zu Methan verarbeitet, das dann als Energieträger fungieren kann. Das bei der Verbrennung freigesetzte CO2 entspricht ebendieser Menge, sodass der gesamte Prozess CO2-neutral bleibt.

Vorteile Methan gegenüber Wasserstoff:

6.1 Wasserstoff hat aufgrund seiner geringen Masse- und damit Energiedichte hohe technische Anforderungen bei Transport und Lagerung: es sind sehr hohe Drücke von ca 700 bar zur Verdichtung erforderlich. Diese sind zwar technisch beherrschbar, eine entsprechende Infrastruktur muss aber erst aufgebaut werden.
Für Methan stehen aufgrund seiner Verwandtschaft mit Erdgas eine funktionierende Infra- und Transportstruktur sowie das Know-How bereits seit Jahrzehnten zur Verfügung.

6.2 Wasserstoff ist ein in weiten Konzentrationsbereichen explosibles Gas, das zudem extrem flüchtig ist. Das erhöht die notwendigen Sicherheitsstandards bei Transport und Speicherung. Diese sind für Methan deutlich niedriger.

6.3 Wasserstoff kann nur in begrenzten Mengen dem Erdgas beigemischt werden, ohne größere technische Modifikationen an Brennern vorzunehmen. Die Umstellung auf 100% Wassersoff erfordert eine grössere technologische Umstellung auch in der Anwendung.
Methan dagegen kann den bereits existierenden erdgasbetriebenen Prozessen (Industrie, Verkehr ((Erdgasauto)), Heizwärme) kontinuierlich beigemischt werden und würde auch bei den angestrebten 100% allenfalls geringe Modifikationen an den Brennerdüsen notwendig machen.

6.4 Einer der wichtigsten Punkte, die für Methan als Energieträger sprechen, sind die bereits vorhandenen Strukturen des Erdgasnetzes und der Erdgasspeicher, die nahtlos auch für Methan genutzt werden können. So sind Speicherungskapazitäten für die Energieversorgung bereits vorhanden, die den Bedarf für mehrere Monate decken (m.W. für >100 Tage).

Es ist absehbar, dass die auch bei uns entwickelte Wasserstofftechnik nicht nur in Deutschland zur Anwendung kommen wird. Andere Länder machen sich ebenfalls auf den Weg in die erneuerbare Zukunft. Wir werden in Deutschland aufgrund von beschränkter Flächenverfügbarkeit nicht genügend erneuerbaren Strom produzieren können, um die EnergienachfrageWasserstoff/E-Fuel-Nachfrage zu decken. Vermutlich gilt das sogar dann, wenn wir deutlich sparsamer im Umgang mit Energie werden, was unumgänglich ist und erstes Ziel bleiben muss. Deshalb ist es klug, Importmöglichkeiten von erneuerbarem Wasserstoff vorsichtig auszutesten, Erfahrungen zu sammeln und ein Signal zu setzen, das unser Interesse an sauberer Energie in die Welt sendet. Gerade für Länder, in denen z.B. viel Sonne scheint oder der Wind stärker weht, bietet die Produktion von Wasserstoff einen neuen Markt abseits von (fossilen) Rohstoffen und der Produktion von ausreichend Ökostrom für den eigenen Bedarf. Dabei achten wir von Anfang an auf die strikte Einhaltung von Menschenrechten. Ein interessantes politisches Instrument könnte eine zunächst sehr niedrige, aber langsam ansteigende Quote für erneuerbares Kerosin im Flugverkehr sein, das auf Grundlage von erneuerbarem Wasserstoff aus dem In- und Ausland produziert wird. Aufbauend auf diesen Erfahrungen zu verfügbaren Mengen aus dem Ausland, Menschenrechtsstandards und den praktikablen Transportwegen können wir in Deutschland dann verlässlicher abschätzen, welchen Beitrag Wasserstoff zur Energieversorgung der Zukunft in unserem Land und in Europa leisten kann, soll und wird.