Wasserstoff als Energieträger der Zukunft

Um das Ziel der Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen, bedarf es einer umfangreichen Umstellung der Energieerzeugung und -nutzung. Der Anteil fossiler Energieträger, genauer gesagt von Brennstoffen, muss dabei auf ein Minimum reduziert und durch eine CO2-neutrale Alternative ersetzt werden. Der flexible Energieträger Wasserstoff bildet hierbei eine Möglichkeit zur Dekarbonisierung von Industrie und Verkehr und eröffnet neue Märkte.

Doch zuallererst – was ist Wasserstoff eigentlich, wo wird er eingesetzt und gibt es Unterschiede?

Allgemein gesprochen ist Wasserstoff ein chemisches Element, das meist gasförmig auftritt. Auf der Erde ist es fast ausschließlich in chemischen Verbindungen vorhanden, etwa in Wasser, Säuren oder Kohlenwasserstoff.

In der (Energie-)Wirtschaft trägt der Wasserstoff je nach Ursprung beziehungsweise Produktionsart verschiedene Namen, unterteilt in die Farben Grün, Blau, Türkis und Grau. Relevant im Kontext der Energiewende ist dabei vor allem der „grüne“ Wasserstoff: Dieser wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt – unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energien. Energieintensiven Branchen wie etwa der Stahlindustrie soll mit dem umweltfreundlichen Brennstoff der Weg zur Klimaneutralität geebnet werden. Er steht im Zentrum (inter-) nationaler Klimastrategien und wird häufig auch als „Schlüsselelement der Energiewende“ betitelt.

Die Erzeugung von grünem Wasserstoff ist unter heutigen Umständen noch mit hohen Kosten verbunden und für die Umstellung vieler industrieller Produktionsprozesse auf wasserstoffbasierte Anlagen müssen große Summen investiert werden. Durch Forschung und Innovationsförderung sollen diese Herstellungskosten auf lange Sicht gesenkt werden, internationale Partnerschaften, etwa mit Ländern in Afrika oder mit Australien, bieten durch die dortigen klimatischen Gegebenheiten bessere Produktionsvoraussetzungen für grünen Wasserstoff und könnten Deutschland in führender Rolle in der Entwicklung neuer Wasserstofftechnologien platzieren.

Um dieses Ziel zu erreichen, bedarf es der Entwicklung von Strategien und Maßnahmen. Gemäß der Wasserstoffstrategie der EU sollen bis zum Jahr 2030 Elektrolyseure mit einer Leistung von mindestens 40 Gigawatt (GW) in Europa installiert und 10 Millionen Tonnen grüner Wasserstoff pro Jahr erzeugt werden. Die Nationale Wasserstoffstrategie sieht für jenen Zeitraum eine Installation von 5 GW Leistung vor. Inländische Märkte für die Erzeugung und Verwendung von Wasserstoff sollen entwickelt und durch finanz- und energiepolitische Maßnahmen wie etwa Betriebskostenentlastungen und CO2-Bepreisung gefördert werden. Der Fokus liegt dabei zunächst auf Bereichen, die bereits nahe an der Wirtschaftlichkeit sind oder sich mit dem heutigen Stand der Technik nicht anders von fossilen Energieträgern lösen lassen.

Doch wie und wo kommt Wasserstoff letztlich zum Einsatz?

Wasserstoff wird künftig da benötigt, wo keine effizientere Lösung verfügbar ist. Nur dort, wo es technisch nicht möglich ist, erneuerbare Energien und erneuerbaren Strom direkt zu nutzen, sollten Brennstoffe, also auch Wasserstoff, zum Einsatz kommen. Hierzu zählen beispielsweise die Nutzung in Gaskraftwerken, wie auch Speichersysteme für Strom, z. B. Batteriespeicher.

Langfristig gesehen werden jedoch nicht nur konventionelle Stromquellen und Erdgas, sondern auch die fossilen Brennstoffe und Mineralölprodukte ersetzt werden müssen. Wasserstoff wird daher vielseitig zum Einsatz kommen, die Auswirkungen auf verschiedene Industrien bzw. Branchen sind dabei enorm.

Bei genauerer Betrachtung lassen sich Markt und Industrie dabei in die Sektoren „Versorgung und Energie“, „Mobilität“ und „Industrie“ unterteilen. Sie alle eröffnen der Wirtschaft zahlreiche Chancen, jedoch stellen sich dabei auch viele Fragen:

Im Sektor „Versorgung und Energie“ muss für eine funktionierende Wärmeversorgung beispielsweise zunächst die passende Verteilung des Gases sichergestellt werden. Dafür können unter Umständen die bereits existierenden Gasnetze genutzt werden. Wiederum ist zu klären, welche Vorkehrungen hierfür zu treffen sind. Auch Speicherung und Transport des Energieträgers sind mit logistischem und technischem Aufwand verbunden, da Anlagen und Infrastruktur zunächst noch geschaffen werden müssen. In der Mobilitätsbranche sollten künftig nicht nur Personen- und Lastkraftwagen, sondern auch Schiffe und Flugzeuge klimaneutral verkehren. Dafür gilt es, entsprechende Technologien zu schaffen und Innovationen zu fördern. Mit der Industrie ist der Sektor mit dem höchsten Energieverbrauch am stärksten auf Veränderungen angewiesen. Eine Vielzahl an Initiativen wurde seitens großer Konzerne bereits angestoßen, um eine klimafreundlichere Produktion, die auf Wasserstoff basiert, zu fördern.

Zuletzt hat das Vorantreiben der nationalen Wasserstoffstrategie mit dem Regierungswechsel in Deutschland einen neuen Schub erfahren. Innerhalb der Koalitionsvereinbarung finden sich hier explizite Ansätze.

Was folgt nun?

Zwei Dinge sind und bleiben mit dieser Ausgangssituation sicher: Erstens bietet die Technologie rund um Wasserstoff aktuell einen äußerst erfolgversprechenden Weg in Richtung Klimaneutralität sowie energetischer Unabhängigkeit. Zweitens ist es nun Aufgabe der Politik und der Industrie, diesen Wandel gemeinsam zu bewerkstelligen, um ihn für Umwelt und Gesellschaft nachhaltig zu verankern sowie verträglich zu finanzieren.

Auch das Zusammenspiel der einzelnen Instanzen, ihre Kommunikation und Infrastruktur müssen noch definiert und implementiert werden – nach modernen Standards, möglichst effizient und nachhaltig. Die hierfür zugrunde liegenden IT-Strukturen müssen daher nicht nur auf technologischer, sondern auch auf fachlicher Ebene überzeugen. Bei adesso läuft Expertise aus verschiedenen Branchen und Fachbereichen ineinander, was vor allem unsere Spezialisten aus dem Utilities-Umfeld zu kompetenten Ansprechpersonen und Innovationstreibern macht.

Welchen Einfluss die neue Bundesregierung auf Strategien zum Ausbau von wasserstoffbasierten Technologien hat, in welchen Branchen derzeit Initiativen laufen und welche Herausforderung es bei der Umsetzung der Transition für Unternehmen und Organisationen zu meistern gilt, wird in weiteren Blog-Artikeln thematisiert werden.

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