Mit der Kraftwerksstrategie setzt die Bundesregierung auf wasserstofffähige Gaskraftwerke. Ein kleiner Teil der Kapazität soll sogar als "Sprinter" ausgeschrieben werden und von Anfang an auf reinen Wasserstoff als Brennstoff setzen. Das Problem: Bislang fehlen nicht nur ein entsprechendes Wasserstoffnetz, sondern auch Wasserstoffspeicher, um das klimaneutrale Gas für Dunkelflauten vorzuhalten.
Eine neue Technologie könnte hier Abhilfe schaffen: Wasserstoff aus direktreduziertem Eisen. Bei der sogenannten "Iron to Hydrogen"-Technologie (I2H) wird Eisenerz mit erneuerbarem Strom und mithilfe von Wasserstoff zu reinem Eisen reduziert. An Kraftwerksstandorten könnte daraus unter Einsatz von Wasser wieder Wasserstoff freigesetzt werden. Und zwar ohne, dass es dafür eine Pipeline braucht.
402 Euro pro MWh
Auch die großen Kavernenspeicher für Wasserstoff wären dafür nicht mehr erforderlich. "Grünes Eisen lässt sich einfach im Schrank lagern", sagt Rainer Baake, Direktor der Stiftung Klimaneutralität (SKN). "Die Technologie wäre auch für kleinere Kraftwerke umsetzbar." Die Stiftung hat das norwegische Beratungsunternehmen DNV damit beauftragt, die Kosten für das Verfahren zu berechnen und mit Alternativen zu vergleichen.
Das Ergebnis überraschte auch den Auftraggeber. Die Berater von DNV berechneten für den Import von grünem Eisen und die Wasserstoffgewinnung an Kraftwerken Stromerzeugungskosten von 402 Euro pro Megawattstunden (MWh). Dem stehen Kosten von 425 Euro pro MWh gegenüber, wenn Kraftwerke mit Wasserstoff aus Deutschland laufen. Denn auch hier müsste das in heimischen Elektrolyseuren erzeugte Gas saisonal gespeichert werden.
Projekt in Namibia
Viel teuer wäre laut der Studie sogar der Import des Wasserstoffderivats Ammoniak, aus dem in Deutschland mit "Cracking"-Verfahren wieder Wasserstoff gewonnen wird. Hier schlagen Stromerzeugungskosten von 581 Euro pro MWh zu Buche. Zudem könnte das Cracken vermutlich nur zentral erfolgen und zwar in Nähe der Landeterminals in Norddeutschland. Kraftwerksbetreiber wären dann weiterhin abhängig von einer Wasserstoffpipeline.
Bislang gibt es allerdings kaum direktreduziertes Eisen. Ein erstes Projekt entwickelt gerade das deutsch-namibische Unternehmen HyIron in Oshivela (Namibia). Der notwendige grüne Strom kommt hierfür aus einem mit Solarstrom betriebenem Elektrolyseur. In einem Ofen wird mit Wasserstoff und Sauerstoff dann Eisenerz zu Eisen reduziert. Ursprünglich für die Stahlindustrie gedacht, könnte dieses klimaneutrale Eisen auch für Wasserstoffkraftwerke interessant werden.
Flexiblere Wasserstoffgewinnung
Dafür müssen aber auch die Förderbedingungen stimmen. Der Konsultationsentwurf für die Umsetzung der Kraftwerksstrategie schließt bislang kein Verfahren ausdrücklich aus. Baake appelliert an den Gesetzgeber, dass das auch so bleibt. "Iron-to-Hydrogen sollte im Kraftwerkssicherheitsgesetz berücksichtigt werden." Andere Technologien sollten ebenfalls zum Einsatz kommen.
Der SKN-Direktor sieht die Technologie als "Ergänzung zum Wasserstoff-Kernnetz". Der Vorteil: Kraftwerksbetreiber könnten so auch ohne Netzanschluss dezentral Wasserstoff in ihren Anlagen nutzen. Etwa, wenn die Anlagen in Süddeutschland stehen oder Wasserstoffverteilnetze zu lange dauern. Zudem sei die Wasserstoffgewinnung aus grünem Eisen flexibler und sicherer als das "Cracken" aus Ammoniak.
Offene Fragen
Noch sind allerdings offene Fragen zu klären. Bislang ist grünes Eisen noch nie im industriellen Maßstab hergestellt worden. Das schwedische Forschungsprojekt Hybrit, an dem auch der Energiekonzern Vattenfall beteiligt war, hat 2021 den weltweit ersten direkt mit Wasserstoff reduzierten Eisenschwamm produziert. Eine Demonstrationsanlage ist für 2026 geplant.
Auch die Wandlung des Eisens zu Wasserstoff ist technisch noch nicht ausgereift. "Das ist aktuell die größte Herausforderung", meint Baake. Außerdem brauche es Unternehmen, die in die Technologie investierten und damit auch in die Ausschreibungen der Kraftwerksstrategie gingen. Der SKN-Direktor hält es jedoch für machbar, dass bereits die geplanten Sprinter-Wasserkraftwerke mit der I2H-Technologie laufen. (jk)
