RP-Energie-Blog > 2021-07-25

Die Nationale Wasserstoffstrategie – mehr als heiße Luft?

Ref.: Die Nationale Wasserstoffstrategie, veröffentlicht vom BMWi im Juni 2020

Es ist mittlerweile weitgehend unstrittig (von den Äußerungen einiger Extremisten abgesehen), dass erstens ein erfolgreicher Klimaschutz für die Bewahrung unseres Wohlstands unverzichtbar ist, und dass zweitens ein weitaus entschlosseneres Vorgehen bisher dafür notwendig ist. Dies bedeutet insbesondere die weitestgehende Dekarbonisierung unserer Energiewirtschaft. Umstritten bleibt aber, wie dieses Ziel am vernünftigsten erreicht werden könnte. Eine der Fragen ist, welche Rolle moderne Technologien spielen könnten oder sollten – etwa basierend auf Wasserstoff.

Seit Mitte 2020 gibt es die Nationale Wasserstoffstrategie der deutschen Bundesregierung. Dieses Dokument legt auf 32 Seiten dar, wie sich die Bundesregierung die kommenden Rollen des Wasserstoffs vorstellt und was sie dafür in den nächsten Jahren beabsichtigt zu unternehmen.

Nicht überraschend wird dort dargelegt, dass eine saubere, sichere und bezahlbare Energieversorgung angestrebt wird und man das Gefühl hat, dass eine zunehmende Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff hierbei eine Rolle spielen könnte und sollte. In der Tat ist Wasserstoff ein in diversen Sektoren einsetzbarer Energieträger, mit dem CO₂-frei gewonnene Energie transportiert und auch gespeichert werden kann, und der auch zusätzliche Möglichkeiten der Sektorkopplung bietet. Als Grundstoff für die Chemieindustrie wird Wasserstoff schon längst in großen Mengen verbraucht, nur leider größtenteils auf klimaschädliche Weise aus Erdgas gewonnen ("grauer Wasserstoff").

Woher soll der Wasserstoff kommen?

Natürlich soll zukünftig größtenteils "grüner", also auf umweltfreundliche Weise gewonnener Wasserstoff genutzt werden. Produktionsmethoden hierfür sind gut bekannt:

• vor allem die Wasser-Elektrolyse unter Verwendung elektrischer Energie, die hauptsächlich durch Windenergieanlagen und mit Photovoltaik gewonnen werden müsste, sowie
• eine geeignete Verarbeitung von Biomasse, die aber technisch noch nicht gut beherrscht wird, also weiter optimiert werden müsste, und leider eine sehr geringe Flächenproduktivität und somit ein stärker begrenztes Potenzial aufweist.

Eventuell werden noch weitere Methoden dazu kommen, etwa die Photolyse von Wasser (also direkte Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenenergie ohne den Umweg über Strom), die thermische Spaltung in Solaröfen oder biotechnologischen Methoden, aber das alles ist noch ziemlich unsicher.

Bis 2030 erwartet die Bundesregierung einen Wasserstoffbedarf in der Größenordnung von 100 TWh pro Jahr in Deutschland. Man hat erkannt, dass hierfür zusätzlich erzeugter grüner Strom notwendig wird und sieht hierfür zusätzliche Kapazitäten für eine Erzeugung von bis zu 20 TWh pro Jahr vor, die für rund 14 TWh in Form von Wasserstoff ausreichen würden. (Die Elektrolyse ist leider nicht perfekt effizient.) Wenn dies beispielsweise mit Offshore-Windenergieanlagen geschehen sollte, die 3500 Volllaststunden pro Jahr erreichen, entspräche dies einer zusätzlich installierten Leistung von ca. 5,7 GW. (Zum Vergleich: in 2019 lagen wir mit der installierten Offshore-Windleistung bei 6,66 GW.) Nun ist aber klar, dass damit weitere 86 TWh pro Jahr für die Deckung des erwarteten Bedarfs benötigt würden, die folglich importiert werden müssten. Und dies ist erst der Anfang: Nach 2030 sollte der Beitrag des Wasserstoffs natürlich noch wesentlich steigen, um zum Klimaschutz wesentlich beitragen zu können.

Nun gibt es leider überhaupt noch keinen globalen Markt für Wasserstoff, insbesondere für den grünen. Die Strategie der Bundesregierung pflegt hier die Hoffnung, zum Entstehen eines solchen Marktes etwas beitragen zu können, aber leider nur mit relativ wolkigen Angaben hierzu, die noch überhaupt nicht beziffert werden können. ("Gegenüber den aktuellen Exporteuren fossiler Brennstoffe wird die Bundesregierung den Dialog zugunsten einer schrittweisen, globalen Energiewende unter Einbeziehung von Wasserstoff intensivieren.") Sicherlich vernünftig ist das Ziel einer europäischen Zusammenarbeit, nachdem Europas Staaten recht unterschiedlich attraktive Chancen für den Aufbau von Erzeugungskapazitäten haben. Darüber hinaus soll aber auch vom Nahen Osten importiert werden. Dies ist einerseits problematisch, weil eines der Ziele der Energiewende ja die Reduktion von Importabhängigkeiten ist und die Länder des Nahen Ostens gerade zu den problematischsten Handelspartnern überhaupt gehören. Andererseits wird man diese Länder eher zur Aufgabe der Erdölförderung bewegen können, wenn man ihnen Geschäfte mit sauberer Energie als Ersatz anbietet.

Konkreter bedeutet die verfolgte Perspektive, dass in diversen anderen Ländern umfangreiche grüne Stromerzeugungskapazitäten aufgebaut werden müssten, die wir in Deutschland nicht unterbringen können oder wollen. Dazu kämen dann jeweils am Ort die benötigten Elektrolyseanlagen sowie Pipelines oder auch Verflüssigungsanlagen für den Seetransport – wobei gerade die Verflüssigung leider wieder hohe Energieverluste zur Folge hätte und natürlich auch die Kosten entsprechend erhöhen würde. Denkbar wäre als Alternative die chemische Bindung von Wasserstoff, um ihn effektiv z. B. in Form von Methanol oder Ammoniak zu transportieren, wobei auch hier die zusätzlichen Prozessschritte weitere Energieverluste bedeuten.

Es könnte aber auch passieren, dass als Übergangslösung sogenannter "blauer Wasserstoff" eingesetzt wird, der aus Erdgas gewonnen wird, wobei das bei der Reformierung entstehende CO₂ zum größeren Teil abgetrennt und unterirdisch entsorgt würde (CCS). Es verblieben Emissionen nicht nur durch nicht vollständig abgeschiedenes CO₂, sondern auch durch Methanlecks bei der Förderung und beim Transport. Die Aussicht, mangels grünen Wasserstoffs dann auf einer solchen halben Lösung für längere Zeit festzusetzen, ist nicht verlockend.

Wie viel wird Wasserstoff zum Klimaschutz beitragen?

Interessanterweise schweigt sich das Dokument der Bundesregierung genau zu dieser besonders zentralen Frage weitgehend aus. Stellen wir also mal selbst ein paar einfache Vergleiche an. Die für 2030 erwarteten 100 TWh sind ziemlich wenig im Vergleich zu über 1600 TWh, die Deutschland in 2020 allein in Form von Erdgas importiert hat zur Verwendung in Gasheizungen, Gaskraftwerken und in der Industrie. Die 20 TWh zusätzlichen grünen Stroms sind auch wenig im Vergleich zur deutschen Stromerzeugung von rund 500 TWh. Und von den 100 TWh Wasserstoffverbrauch würde ohnehin weniger als die Hälfte auf energetische Anwendungen entfallen.

Solche Vergleiche wären der Bundesregierung wohl zu ernüchternd rüber gekommen, wo man doch lieber den Eindruck erwecken möchte, man hätte mit seiner Wasserstoffstrategie ein schlagkräftiges Instrument, mit dem sich Klimaschutz viel klüger und effizienter erreichen lässt als mit nervigen Ansätzen wie Energiesparen. In Wirklichkeit zeichnet sich aber ab, dass von der vorgesehenen Wasserstoffstrategie nur ein bescheidener Beitrag zur Erreichung der kürzlich verschärften Klimaziele bis 2030 erwartet wird. Nur über längere Frist könnte ein Beitrag erwartet werden, der wirklich ins Gewicht fällt. Natürlich ist es durchaus in Ordnung, auch nur langfristig interessante Optionen zu erkunden, aber man sollte damit dann eben keine unrealistischen Hoffnungen schüren und kurz- und mittelfristig wirksamere Strategien ablehnen.

Immerhin wird im Dokument erwähnt, dass schon für stoffliche Anwendungen (hauptsächlich in der Chemieindustrie und in Erdölraffinerien) Deutschland derzeit bereits rund 55 TWh Wasserstoff pro Jahr verbraucht werden. Daraus wird klar, dass man die für 2030 erhofften zusätzlichen 14 TWh grünen Wasserstoff aus eigener Erzeugung schon ganz einfach und sinnvoll verwerten könnte, indem man lediglich einen Teil des längst bestehenden Wasserstoffverbrauchs damit deckt. Da absehbar weitere Verbrauchssektoren dazukommen werden, etwa die Stahlindustrie, gibt es offenkundig gar keinen Mangel an Möglichkeiten der Nutzung, sondern vielmehr einen großen Mangel bei der Erzeugung, und dies verbunden mit dem dort liegenden Kostenproblem.

Wie steht es mit der Effizienz?

Weitere sehr naheliegende Fragen betreffen die mit Wasserstoff mögliche Effizienz, und zwar einerseits die Energieeffizienz und andererseits die Kosteneffizienz – etwa in Bezug auf die CO₂-Vermeidungskosten. Leider werden aber auch diese Fragen im Dokument der Bundesregierung gar nicht ernsthaft behandelt.

Beispielsweise wird angemerkt, dass Wasserstoff auch einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung (z. B. Heizungsanlagen) leisten soll. Kein Wort findet man aber zur Frage, wie genau und mit welcher Effizienz dies geschehen soll. Natürlich könnte man Wasserstoff einfach in Brennwertkesseln verheizen, in denen derzeit Erdgas genutzt wird – die dafür nötigen Anpassungen wären minimal. Die Energieeffizienz dieses Ansatzes wäre aber miserabel – sogar noch wesentlich schlechter als bei der Elektroheizung, und natürlich um ein Vielfaches geringer als bei Verwendung von Elektrowärmepumpen. Deswegen müsste die ohnehin so knappe grüne Stromerzeugung für solche Zwecke noch um ein Vielfaches höher sein bezogen auf den gleichen Nutzen. Ob man dies tatsächlich in Kauf nehmen möchte und ggf. warum, bleibt ein Geheimnis der Bundesregierung. Es gäbe noch die Option von Brennstoffzellen-Heizungen, die einen guten Teil der Energie als elektrische Energie bereitstellen würden. Dies wäre erheblich effizienter, aber diesbezüglich noch lange nicht konkurrenzfähig mit Wärmepumpen.

Betreffend die Kosten wird immerhin hier und da erwähnt, dass diese bislang ein Problem sind. Inwieweit man hofft, diese durch Weiterentwicklung senken zu können, scheint unbekannt zu sein. Mehr ist von diversen staatlichen Unterstützungsmöglichkeiten die Rede, um die Nutzung von Wasserstoff in Gang zu bringen. Wie viel Geld dafür nötig wäre, wüsste man natürlich gerne.

Ist das eine Strategie?

Von einer ernsthaften Energie- und Klimastrategie sollte man erwarten, dass sie diverse Optionen zur Erreichung vorgegebener Ziele sorgfältig analysiert und im Hinblick auf ihre wesentlichen Qualitäten oder Probleme vergleicht, etwa mit Fragen wie den folgenden:

• Wie umfangreiche CO₂-Emissionen entstehen bislang in den verschiedenen Sektoren, und welche Optionen stehen in jedem Sektor zur Verfügung, um diese zu vermeiden – mit oder ohne Einsatz von Wasserstoff?

• Wie schneiden die konkurrierenden Optionen im Vergleich zueinander ab, wenn man wichtige Aspekte untersucht wie z. B. das verfügbare oder mobilisierbare Potenzial, den technischen Reifegrad (weitere Entwicklung notwendig?) und den nötigen Zeithorizont, die geschätzten Kosten, mögliche Nebenwirkungen etc.?
• Basierend darauf: Welche technischen Ansätze priorisieren wir und welche verfolgen wir nicht (ggf. warum)? Wie große Lösungsbeiträge erwarten wir von den einzelnen Technologien?
• Welche ergänzenden nicht-technischen Maßnahmen sind notwendig?
• Wie sicher ist die Zielerreichung, und wo bestehen vor allem noch Risiken?

Hierfür müsste man offenkundig die Energie- und Klimaproblematik umfassender betrachten, um überhaupt verschiedene Optionen miteinander vergleichen und sinnvoll auswählen zu können.

Die vorliegende Wasserstoffstrategie lässt offenkundig sehr viel zu wünschen übrig:

• Sie zählt alle möglichen Ansätze auf, mit denen Wasserstoff genutzt werden könnte. Eine umfassende Analyse von deren Vorzügen, Nachteilen und Begrenzungen fehlt jedoch. Man scheint noch gar keine genaue Vorstellung davon zu haben, wie weit man mit den verschiedenen Ansätzen kommen könnte, zu welchem Preis, und ob es anders nicht günstiger ginge. Beispielsweise geht man einfach mal davon aus, dass im Gebäudesektor sicherlich noch ein großer Wärmebedarf bleiben wird, den man vielleicht irgendwie mit Wasserstoff zum Teil abdecken könnte – ohne aber zu prüfen, ob dies überhaupt sinnvoll wäre.
• Gänzlich unambitioniert wirkt das Papier auch bei der Frage, woher all der Wasserstoff kommen soll. Man scheint sich nicht einmal so genau dafür zu interessieren, mit welcher Technologie er hergestellt werden soll, von wem, und wie er schlussendlich auf verlässliche Weise zu uns kommen soll. Dies, obwohl man anpeilt, den größten Teil der benötigten Mengen zu importieren auf einem Markt, der noch gar nicht besteht. Auch wenn ich persönlich durchaus kein Anhänger einer ganz hohen Priorität für eine möglichst vollständige Energieautarkie bin, halte ich es für sehr problematisch, sich dermaßen auf Importe abstützen zu wollen, wenn entsprechende Angebote noch gar nicht einigermaßen konkret absehbar sind.
• Insbesondere bleibt die Berücksichtigung von Effizienz bzw. Energie und Kosten weitgehend auf der Strecke. Dabei sind dies entscheidend wichtige Aspekte für den Erfolg. Die Effizienz bestimmt nämlich direkt die notwendigen Erzeugungskapazitäten, die aber bekanntlich nicht in beliebigem Umfang und zu marginalen Kosten geschaffen werden können. Und die Kosten entscheiden offenkundig ganz wesentlich mit über die Realisierbarkeit und gesellschaftliche Akzeptanz.

Hätte die Regierung einen klaren Plan, wie sie wesentliche Beiträge zur Entschärfung der Klimaproblematik mit einer Wasserstoffstrategie erzielen könnte, würde sie dies sicherlich sehr gerne kommunizieren. Danach sieht es aber leider nicht aus.

Will die Bundesregierung wirklich eine grüne Stromerzeugung?

Was die vorgesehene inländische Erzeugung grünen Wasserstoffs angeht, können wir außerdem nicht übersehen, dass die Prioritäten der Bundesregierung in den letzten Jahren ganz andere waren. Sie gingen dahin, die erneuerbare Stromerzeugung nicht etwa zügig auszubauen, sondern im Gegenteil sogar möglichst kräftig auszubremsen:

• Man hat das System der Einspeisevergütung zum guten Teil durch ein Ausschreibungsmodell ersetzt, welches klar absehbar die Planungssicherheit massiv reduzierte, und zusätzliche bürokratische Behinderungen eingeführt, nicht zuletzt auch überzogene Abstandsregelungen für Windenergieanlagen, die die Auswahl an möglichen Standorten ganz massiv eingeschränkt haben. Der Erfolg dieser Politik ist, dass der Ausbau der Windenergie in den letzten Jahren massiv eingebrochen ist, was nebenbei bemerkt auch eine große Anzahl von Arbeitsplätzen betrifft.
• Auf ähnliche Weise wurde auch die deutsche Solarwirtschaft ein paar Jahre zuvor massiv geschädigt. Auch hier gingen unzählige Arbeitsplätze verloren, während aber die viel geringere Zahl von Arbeitsplätzen in der Kohlewirtschaft immer wieder mit mahnenden Finger thematisiert wird. Es ist also nicht so, dass die Erhaltung von Arbeitsplätzen stets Priorität hat – es kommt eben darauf an, ob es Arbeitsplätze in den Sektoren sind, die der Regierung (und den Parteispendern?) passen.
• Auch um das Problem der zunehmenden Zahl von Solar- und Windanlagen, die demnächst aus der EEG-Förderung ausscheiden, geht die Bundesregierung nicht an. Viele dieser Anlagen könnten schon mit einer recht geringen Einspeisevergütung weiter klimafreundlich erzeugten Strom einspeisen, oder aber durch neue, leistungsfähigere Anlagen ersetzt werden (Repowering). Daran scheint die Regierung aber kein Interesse zu haben.

Es ist also schon nicht mehr direkt lustig, wenn trotz allem im Strategiepapier gesagt wird: "Für den Markthochlauf der Wasserstofftechnologien und deren Export ist eine starke, nachhaltige und zur Energiewende beitragende inländische Wasserstoffproduktion und Wasserstoffverwendung – ein "Heimatmarkt" – unverzichtbar. Für eine langfristig wirtschaftliche und nachhaltige Nutzung von Wasserstoff müssen Erzeugungskapazitäten für Strom aus erneuerbaren Energien (insb. Wind und Photovoltaik) konsequent weiter erhöht werden."

Fazit

Der Einstieg in eine Wasserstoffwirtschaft gehört zu den Lieblingsthemen der Freunde technologischer Lösungen – gerne auch mit dem gönnerhaften Hinweis, man verfolge ja das Ziel des Klimaschutzes ganz ernsthaft, nur eben mit intelligenteren Lösungen, eben mit besserer Technologie anstatt mit Sparen und Verzicht. So tritt auch die Bundesregierung gerne auf. Jedoch fehlt es sehr an einer ernsthaften Beschäftigung mit der Thematik; was als die neue "Wasserstoffstrategie" gefeiert wird, ist zwar etwas mehr als ein Schulaufsatz, aber leider noch viel weniger als eine solide Komponente einer ernsthaften Energie- und Klimapolitik. Dazu fehlt zum einen die Bereitschaft, den Ausbau der grünen Stromerzeugung zu fördern und nicht etwa massiv zu behindern, und zum anderen eine klare Analyse der theoretischen Optionen und eine sinnvolle Auswahl davon für ein stimmiges Gesamtkonzept. Darüber kann auch ein "Aktionsplan" mit 38 Maßnahmen nicht hinwegtäuschen.

So bleibt Wasserstoff weiterhin ein schönes Instrument für die Erzeugung heißer Luft. Damit werden unrealistische Erwartungen geweckt, wohl um der Bevölkerung vorzugaukeln, man müsse die Regierung einfach so weiter werkeln lassen, und die Probleme würden dann schon irgendwie gelöst, auch ohne irgendwelche Zumutungen für die Wähler. Beispielsweise kann ein Verkehrsminister hier und da öffentlichkeitswirksam die Eröffnung einer Wasserstofftankstelle feiern, um mit diesem Tröpfchen auf einen heißen Stein davon abzulenken, dass er sich mit Händen und Füßen gegen jede substanzielle Änderung stemmt, die für eine wirksame Verkehrswende nötig wäre.

Damit soll aber keineswegs gesagt sein, dass man Lösungsbeiträge mit Wasserstoff vergessen sollte. Am naheliegendsten ist die Einsicht, dass Dutzende von Terawattstunden grauer Wasserstoff, die jährlich bereits verbraucht werden, baldmöglichst durch grünen Wasserstoff ersetzt werden müssten. Der springende Punkt ist hierbei eine zunehmende Erzeugung grünen Wasserstoffs, also umweltfreundlichen Stroms; genau hier liegt auf absehbare Zeit der Flaschenhals und somit auch die Baustelle, an der die Politik arbeiten müsste. Wenn dies einmal geschafft ist, werden weitere Verbrauchssektoren fast von selbst dazukommen, beispielsweise die Stahlindustrie.

Gerne verweise ich auch auf die Stellungnahme des Sachverständigenrats für Umweltfragen vom Juni 2021: "Wasserstoff im Klimaschutz: Klasse statt Masse", https://www.umweltrat.de/SharedDocs/Downloads/DE/04_Stellungnahmen/20202024/2021_06_stellungnahme_wasserstoff_im_klimaschutz.html. Auch dieses kompetente Gremium empfiehlt, "alle Anstrengungen auf den Markthochlauf von grünem Wasserstoff aus Wind und Sonne zu konzentrieren". Außerdem fordert man, sich auf die Verbrauchssektoren zu fokussieren, in denen Wasserstoff wirklich langfristig benötigt wird – anstatt rund um zu suchen, was alles sonst noch man mit Wasserstoff tun könnte.

Angesichts des schon für die vorhandenen Verwendungsmöglichkeiten viel zu wenig vorhandenen grünen Wasserstoffs sind in etlichen Sektoren der Energiewirtschaft tatsächlich andere Ansätze viel zielführender, insbesondere die weitere Erhöhung der Energieeffizienz und die Elektrifizierung, etwa mit Wärmepumpenheizungen und Elektromobilität. Und wegen der verbummelten Jahrzehnte werden auch erhebliche Beiträge vom Konzept der Suffizienz kommen müssen. Zur Erinnerung: Gerade um unseren Wohlstand weitestmöglich zu bewahren, muss der Klimaschutz unbedingt sehr bald erfolgreich werden – und soweit das nicht rein technisch gelingt, muss eben Verzicht dazukommen.