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Nationale Wasserstoffstrategie: Deutschlands Weg zum Weltmarktführer?

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Grüner Wasserstoff für die Energiewende – Deutschland plant mindestens 10 Gigawatt Elektrolyse-Leistung bis 2040.

Die Bundesregierung hat am 10. Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen. Übergreifendes Ziel ist es, Deutschland bei den Technologien rund um den Energieträger Wasserstoff zum führenden Anbieter weltweit zu machen. Gleichzeitig sollen mit der Dekarbonisierung unterschiedlicher Sektoren (Schwerlast-Verkehr, Schiffverkehr, Flugverkehr, Stahl- und Zement-Industrie) die klimaschädlichen Treibhausgas-Emissionen (Kohlendioxid) gemindert werden – um so zu beizutragen, die globale Erderwärmung auf 2 Grad Celsius Ende des Jahrhunderts zu begrenzen.

Grüner Wasserstoff ist gemeinsam seinen Folgeprodukten wie beispielsweise Methanol (Lesen Sie auch: Methanol: Energieträger für die dritte industrielle Revolution) der entscheidende Energieträger der Zukunft. Das grüne Gas kann beispielsweise in Brennstoffzellen eingesetzt werden, um autarke Energieversorgung mit Strom und Wärme als stromerzeugende Heizung in Regionen mit und ohne Anschluss ans Stromnetz zu ermöglichen. Im Bereich der Mobilität sind die Einsatzgebiete mindestens genauso vielfältig: Der Wasserstoff dient als Basis für synthetische Kraft- und Brennstoffe, sogenannte Power Fuels.

31 Maßnahmen: Die konkreten Pläne rund um grünen Wasserstoff

Die Bundesregierung hat in der Nationalen Wasserstoffstrategie 31 Maßnahmen rund um grünen Wasserstoff erfasst, die umgesetzt werden sollen. Den Überblick gibt es hier:

  • Maßnahme 1: Bessere Rahmenbedingungen für Strom aus erneuerbaren Energien durch CO2-Bepreisung und Absenkung der EEG-Umlage laut Klimaschutzprogramm 2030. Weitere Reformen: Strom zur Herstellung von grünem Wasserstoff weitgehend von Steuern, Abgaben und Umlagen befreien (Prüfung) – betrifft insbesondere die Befreiiung von der EEG-Umlage.
  • Maßnahme 2: Neue Geschäfts- und Kooperationsmodelle von Elektrolyseur-Betreibern mit Strom- und Gasnetzbetreibern werden in ein bis zwei Modellprojekten justiert. Ziel: Regulatorische Entflechtung.
  • Maßnahme 3: Umstellung auf Wasserstoff mit einer Förderung für Elektrolyseure in 2020 im Rahmen des Innovationspakt Klimaschutz (Download).
  • Maßnahme 4: Rahmenbedingungen für den Ausbau der Offshore-Windenergie werden weiterentwickelt. Diese eignet sich aufgrund gleichmäßiger Energieflüsse besonders für das Zusammenspiel mit Elektrolyseuren. Denkbar ist auch, auf den Offshore-Plattformen direkt Wasserstoff oder Folgeprodukte wie Methanol herzustellen, und den Energieträger dann per Tanker ins Erdgasnetz einzuspeisen.
  • Maßnahme 5: Die Renewable Energy Directive II oder auch Erneuerbare-Energien-Richtlinie der EU soll zeitnah in deutsches Recht umgesetzt werden. Betrifft vor allem eine „ambitionierte Treibhausgas-Quote“ einerseits und die Anrechnung von grünem Wasserstoff bei der Produktion von Kraftstoffen andererseits. Bis 2030 soll eine Quote für die Luftfahrt eingeführt werden. Bedeutet: Mindestens zwei Prozent des Kerosins müssen dann strombasierte Kraftstoffe („Power Fuels„) sein.
  • Maßnahme 6: Die Fördermaßnahmen im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) werden fortgesetzt. Die aus dem Energie- und Klimafonds (EKF) zusätzlich bis 2023 zur Verfügung stehenden Mittel schaffen hier auch für die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie verstärkt Fördermöglichkeiten.
  • Maßnahme 7: Entwicklung und Förderung von Anlagen zur Erzeugung strombasierter Kraftstoffe, insbesondere zur Erzeugung von strombasiertem Kerosin, und fortschrittlicher Biokraftstoffe. Dafür stehen bis 2023 1,1 Mrd. Euro im Energie- und Klimafonds (EKF) zur Verfügung.
  • Maßnahme 8: Der koordinierte Aufbau einer bedarfsgerechten Tankinfrastruktur zur Versorgung der Fahrzeuge auch im schweren Straßengüterverkehr, im ÖPNV und im Schienenpersonennahverkehr (siehe auch Maßnahme 20) wird gefördert. Der Energie- und Klimafonds (EKF) enthält hierfür über alle alternativen Technologien bis 2023 3,4 Mrd. Euro als Zuschüsse zur Errichtung von Tank- und Lade-infrastruktur.
  • Maßnahme 9: Novellierung der Richtlinie zum Aufbau von Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (Umsetzung ab 2021)
  • Maßnahme 10: Unterstützung des Aufbaus einer wettbewerbsfähigen Zulieferindustrie für Brennstoffzellensysteme (Brennstoffzellen und Komponenten für Brennstoffzellensysteme) einschl. Schaffung einer industriellen Basis für eine großskalige Brennstoffzellen-Stack-Produktion für Fahrzeuganwendungen. Prüfung des Aufbaus eines Technologie- und Innovationszentrums
  • Maßnahme 11: Zielführende Umsetzung der Clean Vehicles Directive (CVD) zur Unterstützung von Null-Emissions-Fahrzeugen im kommunalen Verkehr.
  • Maßnahme 12: Einsatz für eine CO2-Differenzierung der Lkw-Maut zugunsten klimaschonender Antriebe im Rahmen der Eurovignetten-Richtlinie.
  • Maßnahme 13: Einsatz für die internationale Harmonisierung von Standards bezüglich Mobilitätsanwendungen für Wasserstoff- und Brennstoffzellensysteme
  • Maßnahme 14: Die Bundesregierung fördert die Umstellung von konventionellen fossilen Technologien mit prozessbedingten Emissionen auf treibhausgasärmere Verfahren in der Industrie. Dabei spielt die Umstellung auf den Grund- und Brennstoff Wasserstoff eine zentrale Rolle, insbesondere in der Stahl- und Chemieindustrie.
  • Maßnahme 15: Im Rahmen der Umstellung auf klimafreundliche Industrieverfahren wird neben Investitionskostenzuschüssen der Betrieb von Elektrolyseanlagen unterstützt. Dafür wird die Bundesregierung ein neues Pilotprogramm für Carbon Contracts for Difference (CfD) aufbauen (Stahl- und Chemieindustrie).
  • Maßnahme 16: Die Bundesregierung setzt sich dafür ein, national und auf europäischer Ebene Lösungen zu prüfen, wie Märkte für klimaneutrale und Kreislaufprodukte in energieintensiven Industriesektoren stimuliert werden können.
  • Maßnahme 17: Im Dialog mit der Industrie sollen Strategien zur Dekarbonisierung auf Basis von Wasserstoff entwickelt werden (Chemie, Stahl, Logistik, Luftfahrt, weitere Branchen).
  • Maßnahme 18: Fortsetzung des Anreizprogramm Energieeffizienz zur Anschaffung von Brennstoffzellen-Heizgeräten. Prüfung der Ausweitung.
  • Maßnahme 19: Prüfung der Förderung von Wasserstoff-ready-Anlagen.
  • Maßnahme 20: Langfristiger Handlungsbedarf rund um Wasserstoff gemeinsam mit den Stakeholdern erarbeiten.
  • Maßnahme 21: Strom-, Wärme und Gasinfrastruktur sollen effizienter verzahnt werden.
  • Maßnahme 22: Beim Aufbau neuer Infrastruktur wird besonderes Augenmerk auf den bedarfsgerechten Ausbau des Wasserstofftankstellennetzes gelegt (Straßenverkehr und Schienennetz, Wasserstraßen).
  • Maßnahme 23: Gemeinsame Wasserstoff-Roadmap als Kompass: Deutschland will sich als Leitanbieter für grüne Wasserstofftechnologien am Weltmarkt positionieren. Hierfür wird kurzfristig eine Roadmap für eine deutsche Wasserstoffwirtschaft mit internationaler Ausstrahlungswirkung gemeinsam mit Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft auf den Weg gebracht.
  • Maßnahme 24: Kurzfristig sollen Demonstrationsprojekte zu grünem Wasserstoff mit Hilfe der Forschung zu internationalen Lieferketten auf den Weg gebracht.
  • Maßnahme 25: Ressortübergreifende Forschungsoffensive, einschließlich Reallabore (Überblick hier) und Potenzialatlanten.
  • Maßnahme 26: Ein Leitprojekt zur wissenschaftlichen Politberatung soll klären, welche Rahmenbedingungen umgesetzt werden müssen.
  • Maßnahme 27: Flightpath 2050 – die darin formulierten Ziele werden unterstützt.
  • Maßnahme 28: Maritime.Green soll als Querschnittsthema weiter ausgebaut werden.
  • Maßnahme 29: Bildung und Ausbildung sollen national wie international gestärkt werden.
  • Maßnahme 30: Um Märkte für Energiewende und Dekarbonisierung einerseits und deutsche sowie europäische Exportchancen andererseits zu stärken, sollen verlässliche Nachhaltigkeitsstandards entwickelt werden. Das betrifft beispielsweise Herukunftsnachweise für Strom aus Erneuerbaren Energien sowie für den grünen H2 und seine Folgeprodukte (PtX-Produkte).
  • Maßnahme 31: Optional soll europäisch ein Important Project of Common European Interest (IPCEI) geschaffen werden.
  • Maßnahme 32: Auf Basis des European Green Deal sollen die EU-Wasserstoffinitiativen beschleunigt werden.
  • Maßnahme 33: Gründung einer europäischen Wasserstoffgesellschaft zur Förderung und Erschließung gemeinsamer internationaler Produktionskapazitäten und -infrastrukturen wird geprüft.
  • Maßnahme 34: Energiepartnerschaften mit Ländern wie Marokko sollen aufgebaut werden.
  • Maßnahme 35: Für deutsche Unternehmen wird eine Plattform zur Positionierung in Auslandsmärkten geschaffen. Zudem soll deutschen Unternehmen, die Wasserstoff benötigen, der Bezug des klimaneutralen Energieträgers erleichtert werden.
  • Maßnahme 36: Partnerschaften mit IEA oder IRENA sollen intensiviert werden.
  • Maßnahme 37: Pilotvorhaben in Partnerländern, auch der deutschen Entwicklungszusammenarbeit unter Beteiligung der deutschen Wirtschaft, sollen aufzeigen, ob und wie grüner Wasserstoff und dessen Folgeprodukte dort nachhaltig und wettbewerbsfähig produziert und vermarktet werden können.
  • Maßnahme 38: Gegenüber den aktuellen Exporteuren fossiler Brennstoffe wird die Bundesregierung den Dialog zugunsten einer schrittweisen, globalen Energiewende unter Einbeziehung von Wasserstoff intensivieren.

Farbenlehre: Grüner, grauer, blauer türkiser Wasserstoff

Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff. Das gasförmige Molekül kann auf unterschiedlichem Weg hergestellt werden – man unterscheidet dann in der Wasserstoff-Farbenlehre grünen, grauen, blauen und türkisen H2 voneinander. Dabei gibt es gewaltige Unterschiede im Hinblick auf die Umwelt- und Klimafreundlichkeit.

Die Bundesregierung setzt in ihrer Wasserstoffstrategie in erster Linie auf grünen Wasserstoff, weil nur dieser nachhaltig sei. Aber: Mindestens als Übergangslösung sowie im Zusammenspiel mit länderübergreifenden Initiativen werden auch andere Farben eine Rolle spielen müssen.

Grüner Wasserstoff: Sauber mit erneuerbarer Energie

Klassischerweise wird grüner Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser hergestellt. Der Elektrolyseur wird dabei ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt. Neben der PEM-Elektrolyse von Herstellern wie NEL oder Siemens und der Alkali-Elektrolyse, gibt es auch die Hochtemperatur-Elektrolyse, die beispielsweise Sunfire entwickelt. Bei allen Elektrolyse-Technologien gilt: Ist der eingesetzte Strom grün, ist am Ende auch der entstandene Wasserstoff CO2-frei und somit klimaneutral.

Grauer Wasserstoff: Fossiler Energieträger der Gegenwart

Heute wird grauer Wasserstoff in der Industrie eingesetzt. Das bedeutet, dass das Molekül auf Basis fossiler Brennstoffe gewonnen wird. Gewöhnlich dient dazu Erdgas, das unter hohe Temperatur in Wasserstoff und CO2 verwandelt wird. Man bezeichnet diese Technologie als Dampfreformierung. Häufig wird das entstandene Kohlendioxid im Anschluss unverwertet in die Atmosphäre abgegeben. Bei einer Tonne Wasserstoff, hergestellt im Dampfreformer, entstehen 10 Tonnen Kohlendioxid.

Blauer Wasserstoff: CCS-Technologie fängt CO2 auf

Blauer Wasserstoff ist eine Art Mogelpackung, denn es handelt sich lediglich um bilanzielle CO2-Neutralität: Im Grunde handelt es sich um grauen Wasserstoff. Allerdings wird das CO2 bei der Entstehung abgeschieden und gespeichert. Das sogenannte Carbon Capture an Storage Verfahren (kurz: CCS) ist in Deutschland umstritten, wird aber beispielsweise in Europa von Norwegen oder den Niederlanden angewendet.

Die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung verweist darauf, dass es nicht ausgeschlossen werden kann, dass blauer Wasserstoff von europäischen Partnern auch grenzüberschreitend zum Einsatz kommt. Erstes Ziel der Regierung ist aber, möglichst viel grünen Wasserstoff verfügbar zu machen.

Türkiser Wasserstoff: Fester Kohlenstoff aus Methanpyrolyse

Türkiser Wasserstoff entsteht bei der thermischen Spaltung von Methan. Das Verfahren nennt sich Methanpyrolyse und wird beispielsweise von BASF entwickelt und vorangetrieben. Im Unterschied zur Herstellung von blauem Wasserstoff, entsteht dabei fester Kohlenstoff, der entsprechend in der Industrie oder als Dünger für Boden verwendet werden kann. Im Grunde ist es dann eine Art Carbon Capture and Usage, kurz CCU.

Entscheidend für die CO2-Neutralität der Methanpyrolyse ist die Versorgung des Hochtemperaturreaktors mit Wärme aus erneuerbaren Energiequellen. Auch ist maßgeblich, ob der Kohlenstoff wirklich dauerhaft gebunden werden kann.

Nationale Wasserstoffstrategie: Download des PDF-Dokuments

Das Dokument zur Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung aus dem Juni 2020 kann hier kostenfrei heruntergeladen werden:

Wasserstoffstrategie: Partnerschaften für Export und Import

Um die Nationale Wasserstoffstrategie in die Tat umzusetzen, geht Deutschland auch Partnerschaften mit anderen Ländern ein. Einerseits möchte die Bundesregierung damit die Exportchancen für Elektrolyseure und andere Wasserstoff-Technologie nutzen. Im ersten Schritt wurde am 10. Juni 2020 eine Partnerschaft mit dem nordafrikanischen Staat Marokko bekanntgegeben – dort soll eine Elektrolyse-Anlage mit deutscher Technik gebaut werden. Der grüne Wasserstoff soll im Land selbst verwendet werden und zum Klimaschutz beitragen.

Neben Partnerschaften mit afrikanischen Ländern, sind auch europäische Partnerschaften vorgesehen. Ein Konsortium mit dem Cleantech-Unternehmen Sunfire an der Spitze will beispielsweise synthetisches Kerosin, also ein Folgeprodukt der Wasserstoff-Herstellung, in Norwegen herstellen. Außerdem dürfte eine Zusammenarbeit mit den sonnenreichsten europäischen Ländern wie Portugal und Spanien bevorstehen.

Die Strategie – ist sie Deutschlands Weg zum Wasserstoff-Marktführer?

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