Wir können Wasserstoff nicht vermeiden

Veröffentlicht:
14. September 2022

Energieautarkie und die Reduzierung der Abhängigkeit von russischen fossilen Brennstoffen stehen derzeit an erster Stelle und das Thema Wasserstoff als einer der möglichen Wege, dieses Ziel zu erreichen, beginnt auf nationaler Ebene immer mehr Resonanz zu finden. Resoniert es aber genug?

Die Europäische Union präsentierte ein „REPowerEU-Paket“ als Antwort auf die russische Aggression,  mit aktualisierten Zielen im Bereich der Produktion von grünem Wasserstoff sowie dessen Import aus Drittländern. In beiden Fällen wird das Ziel von 10 Millionen Tonnen grünem Wasserstoff bis 2030 festgelegt, wodurch die im FitFor55-Rahmen festgesetzten Ziele deutlich erhöht werden. 

Die Beschleunigung der Entwicklung, einschließlich der Ziele von REPowerEU, spiegelt auch die durch 31 Gasfernleitungsnetzbetreiber in Europa gebildete European Hydrogen Backbone Initiative (EHB) in ihrem neuesten Bericht vom April dieses Jahres. EHB stellt in dem Bericht eine Vision für eine paneuropäische Kernwasserstoffinfrastruktur vor, die bis 2030 die Länge von 21 000 km zählen und 20 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr transportieren können sollte. Bereits 2021 legte die Kommission das sog. Gas-Paket vor, auf dessen Grundlage die Pflichtakzeptanz für Erdgas mit Beimischung von Wasserstoff in einem Volumen bis zu 5 % auf den grenzüberschreitenden Übergabestellen sein wird.

Im Bereich Mobilität wird die Entwicklung (nicht nur) der Wasserstoffmobilität durch die europäische Richtlinie zur Förderung sauberer und energieeffizienter Straßenfahrzeuge beschleunigt, die die Mitgliedstaaten verpflichtet, dass öffentliche Auftraggeber und sektorale Auftraggeber bei der Auftragsvergabe für bestimmte Straßenfahrzeuge die Energie- und Umweltauswirkungen des Fahrzeugs während seiner Lebensdauer berücksichtigen. Die Richtlinie definiert nationale Ziele für die Mitgliedsländer als Mindestprozentsatz sauberer Fahrzeuge an der Gesamtheit der öffentlichen Aufträge in einem bestimmten Mitgliedstaat. Aus Sicht des Wasserstoffs ist insbesondere der städtische Busverkehr von entscheidender Bedeutung, bei dem für die Tschechische Republik bis 2025 ein Mindestanteil von 41 % festgelegt wird, die Hälfte davon müssen emissionsfreie Fahrzeuge sein. Bis 2030 muss der Mindestanteil dann mindestens 60 % betragen. Gemäß dem Verordnungsentwurf zur Einführung einer Infrastruktur für alternative Kraftstoffe sind die Mitgliedsstaaten verpflichtet, bis 2030 zumindest transeuropäische Transportkorridore mit einer ausreichenden Anzahl an Wasserstofftankstellen abzudecken und die Tschechische Republik kann es sich aufgrund ihrer geografischen Lage im Zentrum Europas und ihres Transitcharakters nicht leisten, diese Verpflichtung zu ignorieren.

Es zeigt sich evident, dass die Bedeutung von Wasserstoff und der Entwicklungsdruck in den kommenden Jahren deutlich zunehmen werden, sei es im Rahmen der Energiesicherheit oder Green Deal und die Tschechische Republik sollte daher auf eine massivere Einführung von Wasserstoff vorbereitet sein. Wasserstoff bietet ein breites Anwendungsspektrum von Petrochemie und Chemie über Mobilität und Industrie bis hin zur Speicherung überschüssiger elektrischer Energie und wird daher oft als universelle Energie- oder Dekarbonisierungslösung wahrgenommen. Allerdings ist derzeit nicht jede Anwendung aus technischer und wirtschaftlicher Sicht sinnvoll und die Meinungen der Experten zu Thema und Anwendung von Wasserstoff gehen oft weit auseinander.

Im Rahmen einer internen Studie haben wir uns daher entschieden, die aktuelle Situation auf dem Wasserstoffmarkt in der Tschechischen Republik abzubilden und zu versuchen, die Frage zu beantworten, in welchem Entwicklungsstadium sich Tschechien befindet und ob wir am Anfang einer weiteren großen Energierevolution, diesmal der Wasserstoffrevolution stehen, oder ob wir eine Technologie verfolgen, deren Einsatz nur auf eine sehr begrenzte Anzahl von Anwendungen beschränkt ist, für die keine andere Alternative geeignet ist. Unser Instrument war eine gründliche Untersuchung in Form von Tiefeninterviews, die wir im April 2022 auf dem tschechischen Markt durchgeführt haben. In mehr als zwei Dutzend Interviews konzentrierten wir uns darauf, relevante Informationen über aktuelle Wasserstoffprojekte und Pläne für die Zukunft zu erhalten, einschließlich einer Prognose für das nächste Jahrzehnt, Entwicklungshemmnissen und Schlüsselvoraussetzungen für die Beschleunigung der Entwicklung. Die Auswahl der Befragten spiegelt die gesamte Wasserstoffkette von der Produktion über die Verteilung und den Endverbrauch bis hin zu den Herstellern der Technologien selbst wider.

Technologien sind vorbereit, wo ist also der Wasserstoff?

Nach mehreren Gesprächen haben wir verstanden, dass die Herstellung, Speicherung und der Transport von Wasserstoff aus technologischer Sicht voll funktionsfähig sind und es gibt eine Reihe von auf dem tschechischen Markt tätigen Unternehmen, die in der Lage sind, diesen Teil der Wasserstoffkette zu sichern. Die für die Produktion von grünem Wasserstoff notwendigen Elektrolyseure werden derzeit zum Beispiel von Linde oder Siemens Energy produziert, während die letzte genannte bis 2023 über eine Produktionskapazität von 1 GW PEM Elektrolyseuren pro Jahr verfügen wird.

Ähnliche Situation ist im Bereich der Verteilung, hier gibt es bereits heute Technologien zur Speicherung und zum Transport von gasförmigem sowie flüssigem Wasserstoff. Bei Flüssigkeit kann die Chart Ferox mit reicher Erfahrung aus den USA angegeben werden. Heute kann das Unternehmen unter anderem den Transport von verflüssigtem Wasserstoff mittels eines standardisierten ISO-Containers sicherstellen, der für den Transport per LKW, Bahn oder Schiff geeignet ist, ohne dass ein Überpumpen erforderlich ist. So kann beispielsweise der Transport von gasförmigem Wasserstoff durch die Firma Vítkovice Cylinders aus Ostrava sichergestellt werden, die sich auf die Entwicklung und Produktion von Druckflaschen, Tanks, stationären und Transportbehältern aller Kategorien spezialisiert. Die bereits genannte Gesellschaft Linde kann auch die Speicherung und den mobilen Transport von Wasserstoff in gasförmiger sowie flüssiger Form anbieten. Zu guter Letzt ist noch die Gesellschaft Bonett zu nennen, die in der Lage ist, den umfassenden Erwerb einer Gasstation einschließlich der Bereitstellung aller erforderlichen Genehmigungen sicherzustellen. Wir gehen davon aus, dass der mobile Transport kurzfristig die dominierende Form der Wasserstoffverteilung sein wird, die jedoch mit zunehmender Wasserstoffmenge durch ein weitläufiges Gasleitungssystem ersetzt werden wird. Dies wird der Verteilung importierten Wasserstoffs aus dem Ausland dienen und ermöglicht gleichzeitig die Einspeisung in das Übertragungsnetz, wodurch der Transport von Wasserstoff über große Entfernungen erheblich erleichtert wird.

Derzeit testet Siemens Energy die Bereitschaft von Gasturbinen zur Verbrennung von Wasserstoff im Gemisch mit Erdgas und das Unternehmen hat sich verpflichtet, bis zum Jahr 2030 alle Arten von Gasturbinen bereit zu haben, um 100 % Wasserstoff und seine Mischung mit Erdgas (in jedem Verhältnis) 2030 zu verbrennen. Die Gesellschaft Viessmann spricht schon jetzt von der Bereitschaft von Blockheizkraftwerken und klassischen Verbrennungskesseln auf 30% Mischung von Wasserstoff mit Erdgas und testet derzeit Gasheizgeräte und Brennstoffzellen zur Verbrennung von reinem Wasserstoff. Aus technischer Sicht dürfte die Verbrennung von Wasserstoff, sei es in Verbrennungsturbinen oder Heizgeräten, kein grundsätzliches Hindernis für die Entwicklung von Wasserstoff darstellen.

Der Einsatz von Wasserstoff im Verkehr ist seit vielen Jahren technologisch beherrscht und z.B. die Gesellschaft Škoda Electric hatte bereits 2010 einen funktionierenden Prototyp eines Wasserstoffbusses. Für den Personen-, öffentlichen und Güterverkehr sind heute wasserstoffbetriebene Fahrzeuge auf dem Markt und mit zunehmendem Druck zur Dekarbonisierung des Verkehrs und dem schrittweisen Bau öffentlicher Tankstellen kann man auch auf tschechischen Straßen eine Zunahme dieser Fahrzeuge erwarten.

Aus dem Obigen kann man einfach den Eindruck erwecken, dass fast alles für die Ankunft von Wasserstoff in der Tschechischen Republik vorbereit ist und eine breitere Einführung von Wasserstoff nur eine Frage der Zeit ist. Die Situation wird jedoch durch ein grundlegendes Problem verkompliziert, nämlich das Fehlen von Wasserstoff selbst, bzw. dem grünen. In der Tschechien Republik dominiert derzeit die Produktion von grauem Wasserstoff, insbesondere in der (petro)chemischen Industrie, sei es die Gesellschaft Orlen Unipetrol aus Litvínov oder  die SPOLCHEMIE in Ústí. Im vergangenen Jahr schloss diese Gesellschaft jedoch einen Vertrag mit der ČEZ ESCO zur Bereitstellung von emissionsfreiem Strom, wobei das Wasserstoff nun als emissionsarm eingestuft werden kann. Die Chemiebranche ist derzeit der größte Verbraucher von Wasserstoff und der produzierte Wasserstoff wird sowohl für interne chemische Prozesse als auch für die Herstellung von Ammoniak oder als zusätzliche Wärmequelle verwendet.

Eine Reihe von Unternehmen – Sev.en Energy, C-Energy Planá, Teplárny Brno, Veolia, Solar Global, FOR H2ENERGY, ČEZ – plant zwar die Produktion von grünem Wasserstoff in der Tschechischen Republik, vorerst handelt es sich jedoch eher um Pilotprojekte mit einem Produktionsvolumen in der Größenordnung von zehn, höchstens hundert Tonnen grünen Wasserstoffs pro Jahr und garantierter produktionsnaher Abnahme. Laut den befragten Subjekten gibt es viele Hindernisse für die Produktion von grünem Wasserstoff, von denen eines das Fehlen eines entwickelten Marktes ist. Die Entwicklung von Wasserstoff steht vor einem klassischen Henne-Ei-Problem, und sowohl auf der Erzeugungs- als auch auf der Verbraucherseite wird derzeit die weitere Entwicklung abgewartet und sie bereiten sich durch Pilotaktivitäten vor, während sie bereit sind, im Falle eines Nachfragewachstums flexibel zu reagieren.

Das Nachfragewachstum wird jedoch durch das zweite große Hindernis behindert, nämlich den hohen Preis für (grünen) Wasserstoff. Der Preis für grünen Wasserstoff spiegelt sowohl die hohen Kosten für die Anschaffung eines Elektrolyseurs und der Technologie für Kompression und Transport als auch einen variablen Input in Form des Strompreises wider. Der Preis für grünen Wasserstoff übersteigt heute den Preis für fossile Brennstoffe deutlich, und Projekte ohne Subventionsunterstützung sind derzeit wirtschaftlich nicht sinnvoll. Ein weiteres Problem bei der Subventionsunterstützung ist das Fehlen einer Betriebssubventionsunterstützung, die heute im Westen normalerweise funktioniert, und die meisten Befragten stimmten der Notwendigkeit ihrer Einführung zu. So ist beispielsweise im Personenverkehr Wasserstoff sogar gegenüber der viel proklamierten Elektromobilität benachteiligt, deren wirtschaftliche Berechtigung bei Investitionsförderungen aufgrund niedriger Betriebskosten sehr gut begründet werden kann.

Im Gegenteil, laut der Umfrage scheint der Einsatz von Wasserstoff im öffentlichen Verkehr derzeit am einfachsten zu erfassen, und die meisten der angemeldeten Projekte beinhalteten den Einsatz von Wasserstoff gerade in diesem speziellen Sektor. Eine Reihe von Verkehrsunternehmen plant in den kommenden Jahren den Einsatz von Wasserstoffbussen. Der dynamischste Ansatz ist in der Region Ústí zu beobachten, wo das Verkehrsunternehmen (Dopravní podnik) der Ústí-Region einen Vertrag über die Lieferung von 20 Wasserstoffbussen bis 2030 abgeschlossen hat, wobei die SPOLCHEMIE aus Ústí den Wasserstoff liefern wird. Ein ähnliches Projekt wird in Brünn entwickelt, wo Dopravní podnik und Teplárny Brno ein Memorandum zur Nutzung von Wasserstoff im Verkehr unterzeichnet haben und die Heizwerke werden 2 bis 3 Busse des öffentlichen Nahverkehrs mit grünem Wasserstoff versorgen. Die lokale Partnerschaft und der Inselcharakter sind die Gemeinsamkeiten der meisten geplanten Projekte. Leider verhindert u.a. die fehlende Infrastruktur für Wasserstofftankstellen eine stärkere Einführung der Wasserstoffmobilität, was sich allmählich ändern sollte und zum Beispiel Unipetrol plant, bis 2030 fast 3 Dutzend Wasserstoffstationen in Betrieb zu nehmen. Hier hat die Solar Global Eigeninitiative gezeigt, die die Produktion von grünem Wasserstoff und den Bau einer Tankstelle für eine private Flotte von Wasserstoffautos im eigenen Areal plant.

Außerhalb des Verkehrssektors kristallisierten sich in der Umfrage weitere Möglichkeiten für den schrittweisen Ersatz von grauem Wasserstoff in der chemischen Industrie durch kohlenstoffarmen Wasserstoff heraus, vor allem aber die Möglichkeit, grünen Wasserstoff in das Gasleitungssystem einzuspeisen. Diese Variante war für mehrere Unternehmen interessant, für die sie eine ideale Variante der Probenahme unter entsprechend eingestellten Bedingungen darstellt. Der Transport von Wasserstoff durch das Gasleitungssystem ist im Vergleich zur mobilen Verteilung kostengünstiger, was in Zukunft auch auf das European Hydrogen Backbone Projekt eine wichtige Vertriebsform für die Tschechische Republik zurückzuführen sein wird. Die aktuelle geopolitische Lage wurde in den Gesprächen oft erwähnt, und die Gespräche spiegelten sehr stark die instabile Situation in den Beziehungen zu Russland und die Sorge um das Ende der Gaslieferungen wider. Allerdings beschäftigt sich eine Reihe von Unternehmen schon seit längerer Zeit mit dem Thema Wasserstoff, was auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen ist, von denen als Hauptfaktor eindeutig Green Deal ist. Ehrgeizige EU-Pläne zur Dekarbonisierung der Volkswirtschaften drängen Unternehmen zur Einführung neuer emissionsarmer Technologien und versuchen, diese schrittweise durch Pilotprojekte (z.B. Forschung und Entwicklung) vorzubereiten.

Es fehlt an einer klaren Vision, einer Verankerung in der Gesetzgebung und ausreichender finanzieller Unterstützung 

Eines der wichtigsten Probleme der Wasserstoffentwicklung in der Tschechischen Republik, was die Umfrage ergab, ist das Fehlen einer klaren Vision davon, welche Rolle Wasserstoff in Zukunft spielen wird (Akkumulation, Kraftstoff, Beimischung/blending) und möglicherweise, wie bedeutend diese Rolle sein wird. Unternehmen haben oft unterschiedliche Ansichten über die zukünftige Rolle von Wasserstoff und nehmen das Medium entweder als Systemwandel wahr oder umgekehrt als ein Nischenprodukt, das effektiv behandelt werden muss. Die zukünftige Rolle von Wasserstoff muss daher geklärt, klar kommuniziert und Wasserstoff muss adäquat in der Gesetzgebung verankert werden. Unsere Untersuchung durch Tiefeninterviews zeigt, dass aus technologischer Sicht der Entwicklung von Wasserstoff in vielen Bereichen grundsätzlich nichts im Wege steht und Herausforderung wird daher vor allem die praktische Umsetzung von Technologien in Betrieb und der Bereich der Zusammenarbeit mit der Landesverwaltung sein.

Im nächsten Schritt sollte die Investitionsförderung durch operative Unterstützung ergänzt werden, ähnlich wie es im Westen funktioniert. Die operative Unterstützung sollte die wirtschaftliche Seite des Projekts widerspiegeln, was bedeutet, dass sie schrittweise abnehmen und eine klare zeitliche Begrenzung haben sollte. Eine interessante Idee wäre die Schaffung einer integrierten/konzeptionellen Subventionsförderung, die die gesamte Wasserstoffkette abdecken würde. Somit würde die Förderung nicht separat für einzelne Projektteile (Anschaffung eines Elektrolyseurs, Pressen, Transport, Bau einer Tankstelle) gewährt, sondern es würde das gesamte System der Technologien umfassend, auch zwischen verschiedenen Förderantragstellern (Unternehmen) abdecken.

Nicht zuletzt sollte es nach Meinung der Mehrheit von Befragten zu einem vorübergehenden Abstieg von Wasserstofffarben kommen und der Schwerpunkt sollte vor allem auf dem Ausbau von Wasserstoff selbst liegen. Während elektrische Energie keine Farben hat (bzw. wir uns in Bezug auf den Verbrauch nicht zu sehr damit beschäftigen) und jedes Elektroauto wird somit unabhängig von der Herkunft der elektrischen Energie positiv wahrgenommen, bei Wasserstoff gibt es eine strikte Durchsetzung von emissionsfreiem grünem Wasserstoff. Auch dies verhindert derzeit eine massivere Entwicklung von Wasserstoffprojekten. Dabei würde die Aufweichung der Einstellung gegenüber weniger CO2-neutralen Formen von Wasserstoff zur Entwicklung des gesamten Marktes, zum Rückgang der Technologiepreise und ihrer Überprüfung in der Praxis führen. Den grauen Wasserstoff durch den emissionsfreien zu ersetzen, könnte dann ein logischer zweiter Schritt sein, und der Übergang auf Wasserstoff könnte in einem solchen Szenario für alle Akteure reibungsloser und einfacher verlaufen.

Es sollte eine praktische Plattform mit Ziel massiven Ausbaus von Wasserstoff in Tschechien geschaffen werden

Eine grundlegende Erkenntnis, die sich aus den geführten Interviews ergibt, ist die aktuelle Abgeschiedenheit der Befragten, was sowohl die gegenseitige Zusammenarbeit und den Wissensaustausch als auch effektive Kommunikation in Richtung zur staatlichen Sphäre verhindert. Entitäten stoßen auf die gleichen Probleme bei der Umsetzung von Projekten und eine gemeinsame Plattform, die Akteure aus dem privaten und öffentlichen Sektor einbeziehen würde, würde es ihnen ermöglichen, diese Fragen miteinander zu diskutieren und sie gegenüber den Gesetzgebern zu eskalieren. Die Entstehung einer praktischen Plattform auf nationaler Ebene, die Druck ausüben könnte, um die derzeitigen Mängel in der Gesetzgebung oder Förderung zu beheben, ist aus unserer Sicht wesentlich für die Beschleunigung der Wasserstoffentwicklung in der Tschechischen Republik.

Ein gutes Beispiel für funktionale Zusammenarbeit ist die Ústí-Region, wo die Wasserstoffplattform der Region Ústí geschaffen wurde. Dies ermöglichte die Verbindung von regionalen Einheiten (Regionalregierungen, Unternehmen, Forschungsorganisationen, ...), gegenseitige Kommunikation und vor allem eine strategische Herangehensweise an die Entwicklung der regionalen Wasserstoffwirtschaft, die auf der Ebene der regionalen Selbstverwaltung politisch abgedeckt wird. Das Ergebnis der gegenseitigen Zusammenarbeit ist die Erstellung der Wasserstoffstrategie der Ústí-Region, ein umfassendes Dokument, das sich auf die Entwicklung der regionalen Wasserstoffwirtschaft konzentriert. Die Strategie definiert die Gründe für die Wasserstoffentwicklung, die Ausgangslage, das Wasserstoffpotenzial, eine Vision und die spezifischen Ziele, die sie in verschiedenen Szenarien für die gesamte Wasserstoffkette setzt und die wichtigsten Schritte zu deren Erzielung identifiziert. Die Strategie umfasst unter anderem eine Auflistung konkreter Wasserstoffprojekte, deren Verknüpfung zu einzelnen Segmenten der Wasserstoffkette sowie eine Übersicht über Fördertitel zur Umsetzung der Strategie. Dies ist derzeit ein einzigartig umfassender Ansatz in der Tschechischen Republik und sollte als Beispiel für bewährte Verfahren nicht nur für andere Regionen, sondern auch auf nationaler Ebene dienen.

Disclaimer: Die Erfassung des aktuellen Stands der Wasserstoffentwicklung in der Tschechischen Republik wurde für einen bestimmten Kunden entwickelt und das Projekt hatte einen klar definierten Auftrag, Umfang und Zeitkapazität. Aus diesem Grund spiegeln die angegebenen Schlussfolgerungen nicht notwendigerweise alle Bereiche, Akteure oder Wasserstoffprojekte in der Tschechischen Republik wider.

Autor: Jakub Stuchlík

Autor: Jakub Stuchlík