Gastkommentar: Deutschland braucht eine dezentrale Wasserstoffversorgung
Alexander Sauer (l.) ist Direktor des Instituts für Energieeffizienz der Universität Stuttgart und seit Januar 2020 Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA). Andreas Kuhlmann ist Vorsitzender der Geschäftsführung der Deutschen Energie-Agentur (Dena).
Foto: Fraunhofer, ImagoDas Konzept einer nationalen Wasserstoffversorgung setzt heute vor allem auf die Erzeugung durch küstennahe Großelektrolyseure, den Import von Wasserstoff sowie den Leitungsausbau zu den perspektivischen Großabnehmern der Grundstoffindustrie.
Wollen wir fossile durch erneuerbare Alternativen ersetzen, müssen wir jedoch die kleinen und mittleren Unternehmen einbeziehen. Das wiederum erfordert andere Politikkonzepte und hat auch Auswirkungen auf die Infrastrukturplanung insgesamt. Unter anderem muss die Wasserstoffversorgung auch dezentral werden.
Seit Jahren beschäftigt sich die Industrie mit der Frage, auf welchem Weg die Wirtschaft zu einer CO2-neutralen Produktion kommen kann. Das gilt in der aktuell von globalen Unsicherheiten und hohen Preisen geprägten Situation umso mehr. Neben Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz, dem Bezug von grünem Strom und Biogas oder dem lokalen Aufbau erneuerbarer Erzeugungskapazitäten rückt der Einsatz von grünem Wasserstoff als zentraler Teil einer umfassenden Lösung immer mehr ins Zentrum unternehmerischer Entscheidungen.
Der Bedarf ist immens, aber für viele mittelständische Unternehmen, die das Rückgrat der deutschen Industrie bilden, ist leitungsgebundener Wasserstoff sowohl räumlich als auch zeitlich noch in weiter Ferne. Daher müssen lokale und saisonale Schwankungen der erneuerbaren Stromerzeugung dezentral ausgeglichen werden. Die Zahl der Anbieter von solchen auf Wasserstoff basierenden Lösungskonzepten nimmt aktuell erheblich zu.
Erstaunlicherweise aber spielt das bislang im allgemeinen Diskurs keine wesentliche Rolle. Auch die Politik verfolgt gegenwärtig fast ausschließlich einen zentralen Ansatz, der auf der Versorgung der großen energieintensiven Industrie überwiegend im Nordwesten Deutschlands beruht.
Ein dezentraler Ansatz hätte systemische Vorteile
Der Aspekt der Dezentralität wurde erstmalig in Form der Förderwürdigkeit sogenannter Wasserstoff-Valleys indirekt im „Repower EU“-Paket adressiert, welches im Mai von der Europäischen Kommission veröffentlicht wurde. Diese führen laut Definition in einem begrenzten geografischen Gebiet alle Elemente der Erzeugung, Speicherung und Endnutzung von erneuerbarem Wasserstoff in einem integrierten Ökosystem zusammen.
Für viele mittelständische Unternehmen ist leitungsgebundener Wasserstoff sowohl räumlich als auch zeitlich noch in weiter Ferne.
Foto: dpaDie Diskrepanz zwischen dezentralen Erfordernissen und Möglichkeiten einerseits und einem zentralistischen Politikansatz andererseits führt zunehmend zu Verwerfungen mit Blick auf die zukünftigen Perspektiven des Wasserstoffstandorts Deutschland. Dabei liegen neben den unmittelbaren Bedürfnissen der sehr unterschiedlichen Industriestandorte auch einige systemische Vorteile auf der Hand.
So zeigte unlängst eine Studie, dass kleinere Elektrolyseure bis fünf Megawatt Leistung in von Wind und Photovoltaik dominierten Gebieten bei verstärktem Ausbau der erneuerbaren Energien netzdienlich und zugleich mit hoher Wahrscheinlichkeit wirtschaftlich betrieben werden können. Bis zu 19 Terawattstunden grüner Wasserstoff pro Jahr könnten in Deutschland so regional erzeugt und genutzt werden.
Das Potenzial liegt damit weit über dem aktuellen Ziel der Ampelkoalition. Und der Markt und die Möglichkeiten entwickeln sich in diesen Monaten gerade noch einmal mit besonderem Nachdruck. Alles das muss daher bei der Infrastrukturplanung berücksichtigt werden, denn die zukünftige Verteilung der Elektrolyseure und Wasserstoffstandorte im Land hat auch systemische Auswirkungen.
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In der Studie „I-H2-Hub-BW“ unter Leitung des Fraunhofer IPA wurden Modellrechnungen für zwei Standorte in Baden-Württemberg mit lokaler Erzeugung und Nutzung von grünem Wasserstoff erstellt. Sie zeigen, dass selbst bei vorsichtigen Annahmen hinsichtlich der Weiterentwicklung der Technik und der Produktion der Elektrolyseure ein wirtschaftlicher Betrieb spätestens zum Ende dieses Jahrzehnts möglich ist, unter günstigeren Umständen sogar schon ab Mitte des Jahrzehnts. Und mit den aktuellen Energiepreisen wäre der Betrieb schon heute wirtschaftlich.
Der Bedarf an Wasserstoff ist immens.
Foto: dpaDerzeit jedoch entsteht im öffentlichen Diskurs der Eindruck, der knappe grüne Wasserstoff werde den energieintensiven Branchen und dem Energiesektor vorbehalten. Das führt aus unserer Sicht zu zwei grundsätzlichen Herausforderungen:
Erstens müssen sich viele der in diesen Branchen hergestellten Erzeugnisse einem Weltmarktpreis stellen. Eine relative Erhöhung der Herstellungskosten hätte also einen direkten Nachfragerückgang zur Folge. Eine entsprechende Förderung müsste diesen Kostennachteil kompensieren.
Zweitens, und auch das wird in zentralen Studien in aller Regel leider nicht berücksichtigt, ist die Zahlungsbereitschaft einzubeziehen. Bisher liegt der Energiekostenanteil in Branchen wie dem Maschinenbau mit rund 0,8 Prozent der Bruttowertschöpfung bei weniger als einem Viertel im Vergleich zu energieintensiven Branchen wie etwa der chemischen Industrie.
Eine Erhöhung der Energiekosten, um CO2-neutral zu produzieren, wirkt sich also in Branchen, deren Produkte nicht so leicht auf dem Weltmarkt zu beschaffen sind, viel weniger aus. Weil die Zahlungsbereitschaft für grünen Wasserstoff in diesen Branchen vermutlich höher sein wird, stellt sich die Frage, wie der knappe Wasserstoff in die Grundstoffindustrien allokiert werden soll. Eine Politik, die derartige Marktdynamiken nicht berücksichtigt, führt zwangsläufig zu Fehlallokationen und Verwerfungen.
Umso wichtiger ist es, Unternehmen in von Wind und Photovoltaik dominierten Regionen auch innovative integrierte Konzepte unter Einbeziehung von dezentralen, regionalen, sektorübergreifenden Wasserstofflösungen zu ermöglichen und dieses immense Innovationspotential bereits heute auch zu fördern.
Damit einher geht die Übernahme eines gewissen wirtschaftlichen Risikos sowie mehr Verantwortlichkeit für die eigene Versorgungssicherheit. Letztere wird beim Erdgas heute noch den Lieferanten und Netzbetreibern auferlegt. Die Systemeffizienz wird etwa auch über die Nutzung der Abwärme aus Elektrolyseuren oder über einen reduzierten Leitungsausbaubedarf enorm gesteigert. Sie ist ein Kernelement einer innovativen integrierten Energiewende.
Studie „H2 dezentral“ soll Antworten liefern
Ausführlich untersucht und diskutiert wird das Thema gemeinsam mit Stakeholdern entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Rahmen der Dena-Plattform „H2 dezentral“ . Es braucht mehr Mut und Unterstützung zur Investition in neue Geschäftsfelder wie beispielsweise die Eigenversorgung. Die Studie H2 dezentral soll Antworten liefern.
Die vielen Marktakteure, die sich hier auf den Weg gemacht haben, werden möglicherweise schneller Lösungen hervorbringen als zentral gesteuerte Politikkonzepte.
Auch auf Bundesebene müssen diese Entwicklungen in Richtung Dezentralität Berücksichtigung finden. Das gilt insbesondere für die dringend anstehende Neuausrichtung der Wasserstoffstrategie, aber auch für die anstehende integrierte Infrastrukturplanung und die konkrete Ausgestaltung der verschiedenen Legislativpakete in diesen Wochen und Monaten.
Andreas Kuhlmann ist Vorsitzender der Geschäftsführung der Deutschen Energie-Agentur (Dena).
Alexander Sauer ist Direktor des Instituts für Energieeffizienz der Universität Stuttgart und seit Januar 2020 Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA).