Gerade erst hat die EU-Kommission festgelegt, was künftig als "grüner" Wasserstoff durchgeht. Damit will die EU-Exekutive den Wasserstoffhochlauf beschleunigen. Doch noch immer ist unklar, wo das Gas überall zum Einsatz kommen soll.
Mit dieser Frage hat sich die Studie "Preiselastische Wasserstoffnachfrage in Deutschland – Methodik und Ergebnisse" des Fraunhofer ISI und Energy Systems Analysis Associates – ESA² befasst. Eines der Ergebnisse ist für Prof. Martin Wietschel, der das Projekt am Fraunhofer ISI geleitet hat, "dass sogenannte 'No-Regret-Anwendungen' ein sehr wichtiger Treiber für die Wasserstoffnachfrage sind – Anwendungen also, bei denen kaum ökonomisch attraktive alternative Technologieoptionen zur Erreichung der ambitionierten deutschen Treibhausgasminderungsziele zur Verfügung stehen."
Hohes Ausbautempo nötig
Dies gelte insbesondere für die stoffliche und energetische Nutzung in bestimmten Industrieanwendungen wie dem Stahl- oder dem Grundstoffchemiesektor. "Die Berechnungen in der Studie zeigen, dass die Nachfrage hier in 2045 ca. 250 TWh beträgt, was in etwa 10 Prozent des heutigen Endenergiebedarfes Deutschlands entspricht", so der Forscher weiter.
Dafür müssten allerdings allein in Deutschland enorme Elektrolyse-Kapazitäten aufgebaut werden – rund 20 GW, also in etwa das Vierzigfache der aktuell global installierten Elektrolyseleistung –, was nicht nur zeit- und kapitalintensiv ist, sondern auch ein hohes Ausbautempo erfordert.
Synthetische Kraftstoffe
Im Verkehrsbereich und speziell im internationalen Flug- und Schiffsverkehr dürfte es ebenfalls zu einer hohen, preisunelastischen Nachfrage nach synthetischen Kraftstoffen zur Treibhausgasminderung kommen (209 TWh in 2045), der vorrangig durch Wasserstoff und biogene Quellen gedeckt werden könnte. Daraus folge, dass Wasserstoff bei PKW, LKW, Bussen oder Schienenfahrzeugen wahrscheinlich eher nicht eingesetzt werde, "weil es hier mit der direkten Elektrifizierung eine Alternative gibt."
Ein günstiger Wasserstoffeinsatz sei erst bei Großhandelspreisen von unter 90 Euro pro MWh in 2045 möglich, je nach Anwendung sogar deutlich weniger. Bei Preisen von 50 €/MWh ergeben die Analysen eine Gesamtwasserstoffnachfrage von 476 TWh in 2045, heißt es in der Studie.
Energetische Nutzung
Dies sei aufgrund einer Vielzahl von Kosten für Herstellung, Transport oder Vertrieb jedoch eher unwahrscheinlich, Marktpreise von deutlich über 90 €/MWh in 2045 erschienen deutlich realistischer. Eine großangelegte Förderung des Wasserstoffeinsatzes in Bereichen wie der Gebäudewärme, des landgebundenen Verkehrs oder der energetischen Nutzung in der Industrie erscheine aus diesem Grund wenig sinnvoll.
Im Bereich der Energieumwandlung könnte sich die Nachfrage nach Wasserstoff allerdings recht preiselastisch – in einem Großhandelspreisbereich von 130 bis 90 €/MWh – gestalten, so die Forscher weiter. Dies hänge damit zusammen, dass bei dem angestrebten Ausbau der erneuerbaren Energien Optionen zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage notwendig seien.
Fokus auf Industrieanwendungen
Anwendungen zur Nutzung von Wasserstoffspeichern mit Rückverstromung stehen hier unter anderem in Konkurrenz mit Anwendungen für Flexibilitätserhöhungen der Nachfrage wie zum Beispiel Wärmpumpen, Wärmenetze oder Elektrofahrzeuge. Weiterhin kann auf andere Speicheroptionen zurückgegriffen oder die Erneuerbaren stärker ausgebaut werden. Die Preise entscheiden hier mit, in welchem Umfang Wasserstoff künftig eingesetzt wird.
Die Ergebnisse für das Jahr 2030 zeigen demnach auch, dass die Wasserstoffnachfrage mit etwas mehr als 40 TWh zu diesem Zeitpunkt noch nicht sehr hoch sein werde. Bestimmte Industrieanwendungen könnten dabei die Wasserstoffnachfrage dominieren, heißt es. "Auf diese sollte sich auch die Förderung in den nächsten Jahren konzentrieren. Niedrige Großhandelspreise sind jedenfalls eher nicht zu erwarten und dürften damit auch nicht zur Steigerung der Wasserstoffnachfrage beitragen."
Verkehrssektor international beliebt
Interessant bleibt hierbei auch die internationale Perspekte, wie sie der H2-Marktradar des Beratungsinstituts Team Consult darlegt. Demnach werden aktuell 300 Projekte zur Erzeugung von Wasserstoff werden aktuell in Nordwesteuropa verfolgt. 67 Anlagen mit einer Kapazität von 100 MWel seien inzwischen in Betrieb.
Zudem strebten zwei Drittel der in Deutschland geplanten Projekte ab einer Produktionskapazität von 30 MW eine überregionale Vermarktung von Wasserstoff an. Auf internationaler Ebene werde der kurzfristige Einsatz von Wasserstoff vor allem im Verkehrssektor angestrebt.
Energiesektor erst mittelfristig
Rund 70 Prozent der betrachteten Länder wollen demnach Wasserstoff bereits kurzfristig im Verkehrssektor zur Anwendung bringen. Darunter sind etwa Norwegen, Polen oder Großbritannien. Auch in China und den USA sehen die nationalen Wasserstoffstrategien eine solche Anwedung vor. Dem kurz- bis mittelfristigen Einsatz von Wasserstoff im Industriesektor wird international - wie auch in Deutschland - ebenfalls eine hohe Bedeutung zugemessen.
Ein eher einheitliches Bild ergibt die Auswertung für den Energiesektor: Die Verwendung von Wasserstoff wird hier oft erst mittel- bis langfristig in Erwägung gezogen. (jk)
