Grüner Wasserstoff gilt als eines der Standbeine der Energieversorgung der Zukunft. Auch Deutschland braucht jede Menge des Gases – nicht nur zur Strom- und Wärmeerzeugung, sondern auch, um in Industrieprozessen Kohlendioxidemissionen zu vermeiden. Beispiele sind hier die Stahl- und die Düngemittelherstellung. „Nachhaltig erzeugter Wasserstoff und seine Derivate werden in bestimmten Teilen des Energiesystems unverzichtbar sein“, ist sich Hans-Martin Henning, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), sicher.
39 Regionen der Erde untersucht
Doch um die benötigten Wasserstoffmengen herzustellen, müsste eine immense Leistung an Photovoltaik- und Windkraftanlagen aufgebaut werden. Längst wird über den Import des Gases als eine mögliche Lösung nachgedacht. Doch woher sollte der grüne Wasserstoff kommen? Dieser Frage haben sich die Forscher:innen den FraunhoferISE angenommen. Im Auftrag der Stiftung H2Global habe sie für 39 Regionen in zwölf Ländern untersucht, wo die Herstellung solcher Power-to-X-Produkten bis zum Jahr 2030 in Verbindung mit dem Transport nach Deutschland am günstigsten umsetzbar wäre. Die zwölf Länder wurden von der Stiftung vorher ausgewählt. Der Import sollte dabei entweder gasförmig durch Rohre oder auf Basis von Ammoniak, Methanol und mit Grünstrom hergestellten Kerosins erfolgen.
Importe ergänzen die heimische Herstellung
Dabei kam heraus, dass sich für den Import grünen Ammoniaks, Methanols und Kerosins Brasilien, Kolumbien und Australien besonders gute Bedingungen bieten. Importe von gasförmigem grünem Wasserstoff könnten aus Südeuropa oder Nordafrika stammen. Voraussetzung ist hier aber ein Netz von Pipelines zum Transport, das rechtzeitig zur Verfügung stehen muss. „Nach unseren Berechnungen sind Importe eine notwendige und wirtschaftlich sinnvolle Ergänzung zur lokalen Wasserstofferzeugung“, betont Institutsleiter Hans-Martin Henning. „Die lokalen Produktionskosten für gasförmigen grünen Wasserstoff sind laut unseren Berechnungen für die zwölf von H2Global vorausgewählten Länder nirgendwo so niedrig wie in Brasilien, Australien und dem Norden Kolumbiens“, fasst Christoph Hank, Hauptautor der Studie, die Ergebnisse zusammen.
Wasserstoff für 100 Euro pro Megawattstunde
So koste dort die Produktion grünen Wasserstoffs mit einer Energiemenge von einer Megawattstunde zwischen 96 und 108 Euro. „Das sind rund 3,20 bis 3,60 Euro pro Kilogramm“, sagt Christoph Hank. „Wird der Ferntransport per Schiff entweder in Form von Flüssigwasserstoff oder Ammoniak berücksichtigt, ergeben sich unter bestmöglichen Bedingungen Bereitstellungskosten für Deutschland von 171 Euro pro Megawattstunde in Bezug auf den Energiegehalt von sowohl Flüssigwasserstoff als auch Ammoniak.“
Anlagen müssen ausgelastet sein
Diese niedrigen Produktionskosten ergeben sich aus einer Kombination von vielen Vollaststunden der Windkraft und vielen Sonnenstunden für die Photovoltaikanlagen, die den Strom liefern. Dazu kommen noch geringe Kapitalkosten.
Dadurch können auch die derzeit noch kapitalintensiven Power-to-X-Anlagen mit einer hohen Auslastung laufen. „Wir haben generell festgestellt, dass die Kombination aus guten Wind- und Solarstrombedingungen sich sehr positiv auf die Kosten der Wasserstoffherstellung auswirkt, oft mehr, als wenn eine Region über herausragend gute Bedingungen für entweder Wind- oder Solarstromerzeugung verfügt“, erklärt Christoph Kost, verantwortlich für die Erneuerbare-Energien-Analysen der Studie. „Letztendlich sind möglichst günstige Erzeugungskosten von erneuerbarem Strom der entscheidende Faktor.“ Die größte Hürde ist der Transport. Doch diese stellen für Ammoniak, Methanol oder Kerosin durch deren hohe Energiedichte sowie eine etablierte Schifftransportlogistik kein Ausschlusskriterium dar.
Pipelines aufbauen oder umrüsten
Die hohe Auslastung von Solar- und Windkraftanlagen ist auch in Spanien und Nordafrika der Treiber für die Wirtschaftlichkeit von Importen – hier in Form von gasförmigem Wasserstoff. Doch hier spielt der Transport eine größere Rolle. „Regionen in Südeuropa und Nordafrika schneiden bei diesem Szenario am besten ab“, erklärt Christoph Hank. „Unter der Voraussetzung, dass erste Abschnitte dieser Pipelineinfrastruktur bis 2030 gebaut werden, könnten ab dann große Mengen nachhaltig erzeugten Wasserstoffs auf eine sehr kosteneffiziente Weise nach Europa und damit auch Deutschland transportiert werden.“
Laut Analyse ist der Transport aus Regionen in Algerien, Tunesien und Spanien über eine umgerüstete Erdgaspipeline mit 137 Euro pro Megawattstunde am preiswertesten. Dies entspräche dann einem Preis von 4,56 Euro pro Kilogramm grünen Wasserstoff.
Kostenreduktionen sind möglich
Doch diese Preise sind nicht in Stein gemeißelt. Weitere üppige Kostenreduktionen seien zukünftig bei erneuerbaren Energien, der Elektrolyse, sowie durch eine Optimierung, Skalierung und einen Ramp-up der gesamten Power-to-X-Wertschöpfungskette zu erwarten. Diese werden die Erzeugungs- und Importkosten nachhaltiger Energieträger nach 2030 weiter deutlich sinken lassen.
Dafür sind aber Power-to-X-Projekte im Gigawattmaßstab notwendig. Diese haben aber lange Planungs- und Bauphasen. Deshalb sollte eine Realisierung erster Großprojekte in geeigneten Produktionsländern schon jetzt eingeleitet werden, raten die Forscher:innen sollte. Solch große Projekte sind wiederum notwendig. Schließlich braucht Deutschland grünen Wasserstoff mit einer Energiemenge im einstelligen Terawattstundenbereich – mindestens. (su)
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