Forscher benennen aussichtsreiche Wasserstoff-Exportländer

Im Auftrag der Stiftung "H2Global" untersuchte das Fraunhofer-Institut für Solar Energiesysteme ISE 39 Regionen in zwölf Ländern. Im Fokus stand die Fragestellung, wo die Herstellung von Power-to-X-Produkten bis 2030 inklusive der Transportkosten nach Deutschland am kostengünstigsten zu realisieren wäre. 

Unter dem Begriff „Power-to-X“ oder PTX sind alle Verfahren zusammengefasst, die elektrischen Strom umwandeln in eine andere Energieform − das „X“. Man unterscheidet die Umwandlung in Brenn- und Kraftstoffe (Power-to-Gas und Power-to-Liquid), in Rohstoffe für die Industrie (Power-to-Chem) oder in Wärme (Power-to-Heat). Unter Power-to-Gas fällt etwa die Elektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen.

Die Forschenden analysierten die von H2 Global vorausgewählten Länder auf ihr Potenzial zur regenerativen Stromerzeugung. In einem weiteren Schritt nahmen sie die identifizierten Regionen mit Blick auf die Erzeugung von grünem Wasserstoff und dessen Folgeprodukten unter die Lupe.

Kriterien für kosteneffiziente Erzeugung

Nach Berechnungen des Fraunhofer ISE benötigt Deutschland bis 2030 sowohl heimisch hergestellte als auch Importe von PTX-Energieträgern mindestens im einstelligen Terrawattstunden-Bereich. Als zentrale Kriterien für eine kosteneffiziente PTX-Erzeugung definieren die Forschenden dreierlei: vorteilhafte Wind- und PV-Kombinationen, eine hohe Anlagenauslastung sowie geringe Kapitalkosten. Wie Dr. Christoph Kost, beim Fraunhofer ISE für die Erneuerbaren-Energie-Analysen verantwortlich, erklärt, wirken sich die Kombination aus guten Wind- und Solarstrom-Bedingungen sehr positiv auf die Kosten der Wasserstoffherstellung aus – „oft mehr, als wenn eine Region über herausragend gute Bedingungen für entweder Wind- oder Solarstromerzeugung verfügt.“
 Letztendlich seien möglichst günstige Erzeugungskosten von grünem Strom der entscheidende Faktor, so Kost. Künftig sei von noch weiteren signifikanten Kostenreduktionen auszugehen. Etwa bei erneuerbare Energieanlagen, der Elektrolyse, sowie durch eine Optimierung, Skalierung und einen Hochlauf der gesamten PTX-Wertschöpfungskette.

Die Ergebnisse

Die Fraunhofer Wissenschaftler unterscheiden zwischen Ländern, die Deutschland über den Schiffsweg mit Wasserstoff versorgen könnten, und Ländern, die dafür Pipelines nutzen. Die Kalkulation der Kosten für die Produktion von Flüssigwasserstoff (LH2), Ammoniak (NH3), Methanol (MeOH) sowie Kerosin (Jet fuel) und Fischer-Tropsch-Produkten (FT-Mix) basiert ausschließlich auf der Annahme, dass im jeweiligen Exportland zusätzlich erneuerbaren Energieanlagen errichtet werden:

• Transport via Schiff: Laut den Fraunhofer-Berechnungen sind die lokalen Produktionskosten für gasförmigen grünen Wasserstoff nirgendwo so niedrig wie in Brasilien, Australien und dem Norden Kolumbiens. „Zwischen 96 und 108 Euro kostet dort die Produktion einer Megawattstunde grünen Wasserstoffs, das sind rund 3,20 bis 3,60 Euro pro Kilogramm“, so Dr. Christoph Hank, Hauptautor der Studie. Werde der Ferntransport per Schiff entweder in Form von Flüssigwasserstoff oder gebunden als Ammoniak berücksichtigt, würden sich unter bestmöglichen Bedingungen Bereitstellungskosten für Deutschland von 171  Euro/MWh in Bezug auf Energiegehalt von sowohl Flüssigwasserstoff als auch Ammoniak ergeben. In der großen Distanz zwischen Erzeugung und Nutzung von Ammoniak, Methanol oder Kerosin sehen die Forschenden keine Ausschlusskriterien. Als Gründe nennen sie deren hohe Energiedichte sowie die bereits etablierte Schiffstransport-Logistik.
• Transport via Pipeline: Für den Import von gasförmigem Wasserstoff über noch zu realisierende Pipeline-Anbindungen sehen die Marktforscher die Regionen in Südeuropa und Nordafrika ganz vorne. „Unter der Voraussetzung, dass erste Abschnitte dieser Pipeline-Infrastruktur bis 2030 gebaut werden, könnten ab dann große Mengen nachhaltig erzeugten Wasserstoffs auf eine sehr kosteneffiziente Weise nach Europa und damit auch Deutschland transportiert werden“, so Christoph Hank. In der Analyse weisen Regionen in Algerien, Tunesien und Spanien inklusive Transport in einer auf Wasserstoff umgerüsteten Erdgaspipeline mit 137 Euro/MWh die niedrigsten Bereitstellungskosten für gasförmigen Wasserstoff auf. Dies entspricht 4,56 Euro pro Kilogramm grünen Wasserstoff.

 
Die 206-seitige Studie „Site-specific, Comparative Analysis for Suitable Power-to-X Pathways and Products in Developing and Emerging Countries“ lässt sich über die Internetseite des Fraunhofer ISE downloaden.