Erste H2-Roadmap für Deutschland vorgestellt

Die Veröffentlichung der Nationalen Wasserstoffstrategie im Juni 2020 hat die zentrale Bedeutung von Wasserstoff als wichtige Säule der Energiewende und zur Verringerung von CO2-Emissionen verdeutlicht. Der Fokus liegt auf der Elektrolyse als zentrale Technologie zur Synthese von grünem Wasserstoff. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI stellte im Rahmen des Projekts "H2 D − Eine Wasserstoffwirtschaft für Deutschland" eine erste Übersicht vor. Die Analyse wurde unter Federführung des Fraunhofer ISE mit insgesamt 25 Fraunhofer-Instituten erstellt.

Dabei wurden etwa die Strategien von Bund und Ländern, die zentralen Akteure der Wasserstoff-Forschung und -Förderung sowie Kennzahlen zur Entwicklung des Wasserstoffmarktes näher betrachtet. Eine regelmäßig aktualisierte Internetseite trage alle zentralen Erkenntnisse zusammen, die Basis für die sukzessive Entwicklung einer technologiezentrierten Wasserstoff-Roadmap für Deutschland sind.

Allerdings seien viele Aspekte zur Ausgestaltung einer deutschen Wasserstoffwirtschaft wie etwa zu Erzeugung, Transport und Nutzung des grünen Wasserstoffs, zur Entwicklung von Netzwerken oder Finanzierungsfragen noch offen. Das Fraunhofer ISI greife daher etliche dieser Fragen in wissenschaftlichen Untersuchungen auf, deren Ergebnisse sukzessive in eine umfassende Technologie-Roadmap für die Entwicklung einer grünen Wasserstoffwirtschaft einfließen.

Unterschiedliche Strategien der Bundesländer

Eine Analyse der Aktivitäten der Bundesländer liefert etwa einen Überblick darüber, welche Projekte und Initiativen bereits starteten, welche Potenzial- oder Machbarkeitsstudien durchgeführt und welche Strategien oder Roadmaps zum regionalen Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft realisiert wurden. Die Dokumenten- und Strategieanalyse zeigt, dass der Fokus auf der technologischen Weiterentwicklung insbesondere im Hinblick auf Serientauglichkeit und Markthochlauf (etwa in Baden-Württemberg, Nordrhein-Westfalen) sowie Pilotierung und Betrieb (etwa im Testfeld für elektrische Eigenschaften, Bremen) liegen.

Bereits gegenwärtig bestehen umfangreiche Kompetenzen in der Produktion von Elektrolyseuren, beispielsweise in Sachsen, während andere Bundesländer günstige Ansiedlungsbedingungen auf der Basis bestehender Infrastrukturen und der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien hervorheben (Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen-Anhalt, Brandenburg).
 
Forschungsstand erfasst

Analysen der Forschungsnetzwerke zu den verschiedenen Elektrolyse-Technologien geben zudem einen Einblick in die Innovationslandschaft zur Erzeugung von grünem Wasserstoff in Deutschland. Dabei fällt auf, dass auf das Netzwerk zu membranbasierten Elektrolysetechniken die größte Anzahl von Projekten und Akteuren entfällt. Im Vergleich zu Hochtemperatur- und alkalischen Verfahren liegt hierauf ein besonderes Augenmerk der fördernden deutschen Bundesministerien.

Alkalische Elektrolyseure stellen die etablierte Alternative dar und erfordern weniger intensive Grundlagenforschung. Membranbasierte Verfahren (speziell die PEM-Elektrolyse) gewinnen aktuell eine immer breitere Marktdurchdringung. Hochtemperatur-Elektrolyseure versprechen vor allem großes Anwendungspotenzial im industriellen Maßstab.

Patentanalyse: Deutschland international gut aufgestellt

Die drei Elektrolyse-Verfahren waren auch Bestandteil einer Patentanalyse, die Aufschluss über die Verteilung geistigen Eigentums im jeweiligen Bereich und den Entwicklungsstand auf aktuellen und künftigen Märkten für Elektrolyseure geben – sowohl auf nationaler als auf europäischer und globaler Ebene.

Eine Meta-Markt-Analyse liefert zudem erste Erkenntnisse darüber, wie sich der globale Markt für Wasserstoff-Elektrolyseure in den kommenden Jahren entwickeln könnte. Die Vorhersagen weichen aber zum Teil stark voneinander ab: So schwanken die Wachstumsraten zwischen 6 und 60 % und der weltweite Jahresumsatz könnte im Jahr 2025 zwischen 202 Mio. und 3,7 Mrd. Euro liegen.

Die großen Unterschiede lassen sich auf die hohe Dynamik der Energiewende zurückführen, wie Projektleiter Henning Döscher erklärt: "Wasserstoff wird im nachhaltigen Energiesystem der Zukunft eine wichtige Rolle spielen, aber es bestehen weiterhin große Unsicherheiten hinsichtlich der Intensität künftiger Wasserstoffnutzung, auch im Vergleich zu anderen Energieträgern und der Geschwindigkeit der Transformation."

Nach Meinung von Döscher hänge die Marktentwicklung in naher Zukunft zunächst noch stark von öffentlichen Mitteln und großen Initiativen ab, welche im Rahmen der Wasserstoff-Forschung am Fraunhofer ISI stetig weiter beobachtet werden.