Das Koordinationsproblem beim Wasserstoff
Wasserstoff soll als Energieträger dazu beitragen, die deutsche Wirtschaft Richtung Klimaneutralität zu transformieren. Trotz Fortschritten kommt der Hochlauf der Technik jedoch langsamer voran als erwartet. Das hängt vor allem mit der schwierigen Koordination beim Aufbau der drei zentralen Säulen der Wertschöpfungskette zusammen.
- Wasserstoff spielt in der deutschen Klimastrategie eine wichtige Rolle. Nun gilt es, Erzeugung, Infrastruktur und Nachfrage zügig und synchron aufzubauen.
- Allerdings gibt es derzeit in allen drei Bereichen diverse Schwierigkeiten, die es zu bewältigen gilt.
- Grundsätzlich fällt die Nachfrage nach Wasserstoff wohl niedriger aus als ursprünglich geplant. Um kostspielige Fehlplanungen zu vermeiden, müssen die Ausbauziele entsprechend zeitnah angepasst werden.
In der deutschen Klimastrategie spielt Wasserstoff eine wichtige Rolle. Er kann Energie speichern und transportieren sowie als Rohstoff in der Industrie genutzt werden. Doch im Gegensatz zu anderen Energieträgern gibt es für Wasserstoff keine gewachsene Infrastruktur. Das stellt Deutschland vor eine große Herausforderung:
Die drei zentralen Säulen der Wertschöpfungskette für Wasserstoff – Erzeugung, Infrastruktur und Nachfrage – müssen zügig und vor allem synchron aufgebaut werden, da sie im hohen Maße voneinander abhängig sind.
Ganz konkret: Fehlt die Infrastruktur, kann die Industrie nicht auf Wasserstoff umstellen; fehlen die Abnahmegarantien, lohnen sich Investitionen in die Wasserstoffinfrastruktur nicht. Und wenn nicht genügend Wasserstoff erzeugt oder importiert werden kann, scheitert das System ebenso.
Deutschland hat daher einen Fahrplan entwickelt, wie der Aufbau einer Wasserstoffversorgung gelingen soll. In der Infrastruktur liegt der Fokus zunächst auf dem Netzaufbau und anschließend auf den Speicherkapazitäten (Grafik):
Bis zum Jahr 2035 soll ein staatlich abgesichertes Kernnetz für Wasserstoff mit einer Länge von 9.000 Kilometern für 19 Milliarden Euro entstehen. Speicherkapazitäten sollen vor allem in den Jahren 2035 bis 2045 aufgebaut werden.
Die Kapazitäten für die Elektrolyse – ein chemisches Verfahren, um grünen Wasserstoff zu gewinnen – sollen sukzessive erweitert werden. Bis 2045 plant die Politik mit Investitionen von 74 Milliarden Euro, die zu einer Kapazität von 68 Gigawatt führen sollen (Grafik).
Auch für die Nachfrage gibt es aufseiten des Bundes Prognosen und Erwartungen bis zum Jahr 2045. Die Nachfrage soll sich zu diesem Zeitpunkt auf 371 bis 694 Terawattstunden belaufen. Alle drei Bereiche stehen damit im Einklang.
Die Politik sollte die Infrastruktur- und Ausbauziele von Wasserstoff stärker an die tatsächlich zu erwartende Nachfrage anpassen, da diese wohl geringer ist als geplant.
Allerdings ist alle Theorie bekanntlich grau. In der Praxis gibt es diverse Unwägbarkeiten:
Erzeugung. Derzeit stocken Elektrolyseprojekte bundesweit. Neben gestiegenen Anlagenkosten wirken sich auch die hohen Stromkosten negativ aus, da sie den Betrieb einer Elektrolyse weniger rentabel machen. Zudem führen enge regulatorische Vorgaben der EU beim Strombezug zu einer geringen Auslastung der Anlagen und verschlechtern deren Wirtschaftlichkeit.
Ein weiteres Hemmnis sind die langwierigen Genehmigungsverfahren für neue Anlagen. Zum einen gibt es neben baurechtlichen Auflagen je nach Größe der Anlage verpflichtende Öffentlichkeitsbeteiligungen und Umweltverträglichkeitsprüfungen. Zum anderen ist die Genehmigung von Wasserstoffprojekten für viele Behörden ein neues Thema, wodurch oftmals standardisierte Verfahren fehlen.
Infrastruktur. Die Bundesnetzagentur hat das Netzentgelt für Wasserstoff auf etwa das Vierfache des Netzentgelts für Erdgas festgelegt. Die Industrie hatte auf einen dreifachen Wert gehofft. Durch das hohe Netzentgelt könnte der Hochlauf des Wasserstoffmarktes erschwert werden.
Ein weiteres infrastrukturelles Sorgenkind sind die Wasserstoffkavernenspeicher. Sie sind elementar für den Erfolg der Wasserstoffstrategie. Der Bau eines neuen Speichers dauert nach neuesten Studien aber bis zu 15 Jahre. Bislang gibt es zudem kaum Anreize für Speicherbetreiber zu investieren.
Nachfrage. Die Kosten des in Deutschland produzierten grünen Wasserstoffs sind derzeit für viele Abnehmer zu hoch. Und Preise auf dem Niveau von Erdgas sind trotz steigendem CO2-Preis vorerst nicht zu erwarten. Der Umstieg auf Wasserstoff ist daher ohne zusätzliche finanzielle Unterstützung in den meisten Fällen nicht wirtschaftlich.
Auch im Mobilitätssektor bleibt die Nachfrage nach Wasserstoff bislang hinter früheren Erwartungen zurück. Technologische Fortschritte bei Batterien führen dazu, dass besonders im Verteilerverkehr zunehmend auf batterieelektrische Antriebe gesetzt wird. Potenziale für Wasserstoff bestehen am ehesten noch im Lkw-Fernverkehr.
Beim Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft gibt es in Summe viele Herausforderungen, die angegangen werden müssen. Allein die vom Bund geplanten Investitionen und Abnahmemengen sind angesichts der ökonomischen Realitäten aller Wahrscheinlichkeit nach deutlich zu optimistisch angesetzt. Anpassungen sind daher dringend nötig.
Produktionskosten sind für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft der entscheidende Hebel
Entscheidend ist, die Produktionskosten zu senken. Dazu bedarf es niedrigerer Stromkosten und einer pragmatischeren Ausgestaltung der EU-Vorgaben für den Betrieb von Anlagen zur Elektrolyse. Darüber hinaus sind tragfähige Finanzierungs- und Regulierungsmodelle für Netze zur Verteilung von Wasserstoff erforderlich, damit auch Akteure ohne direkten Anschluss an das Kernnetz Zugang erhalten und eine dezentrale Einspeisung ermöglicht wird.
Da die Nachfrage nach Wasserstoff voraussichtlich geringer ausfällt als ursprünglich geplant, sollten Infrastruktur- und Ausbauziele zudem stärker an die tatsächlich zu erwartende Nachfrage angepasst werden, um kostspielige Fehlplanungen zu vermeiden.