Studie beziffert EU-Bedarf 2050 auf 700 Milliarden kWh

Die Studie des Wasserstoff-Leitprojekts Trans-Hyde-Systemanalyse des Bundesforschungsministerium (BMBF) prognostiziert eine große Nachfrage nach Wasserstoffimporten und Elektrolyseuren. Nur so sei bis 2050 eine klimaneutrale Wirtschaft möglich. Das White Paper entstand unter Koordinierung von Fraunhofer IEG und Chemieverband Dechema. Demnach werden vor allem Stahl- und Chemieindustrie in der EU und Großbritannien einen Mindestbedarf von 700 Milliarden kWh Wasserstoff haben.

Um die auseinanderliegenden Zentren von Produktion, Speicherung und Verbrauch zu verbinden, brauche es ein europaweites Pipelinenetz, so das White Paper. Die Verfasser betrachteten die Nachfrage von Industrie, Haushalten und Transportsektor. Nach 2030 erwarten sie erhebliche Kostensenkungen bei grünen Energieträgern, doch würden diese nicht reichen, um Niedertemperatur-, Heiz- und Prozesswärme wirtschaftlich zu erzeugen.

Wasserstoff sei nur dann förderlich für die Umsetzung der Energiewende, wenn die zeitliche und räumliche Verfügbarkeit den jeweiligen Bedarfen entspricht. Wasserstoff wird demnach vor allem bei Hochtemperatur- und energieintensiven Prozesswärmeanwendungen benötigt, sowie als Rohstoff in der Industrie und der zentralen Strom- und Fernwärmeerzeugung.

Stahl- und Chemieproduktion mit großem Bedarf

Im Industriesektor seien es vor allem die Stahlerzeugung und damit verbundene Hochtemperaturprozesse, die allein 200 bis 300 Milliarden kWh Wasserstoff benötigten. Dabei sei von Vorteil, dass sie auch flexibel auf Mischungen von Wasserstoff mit Erdgas umsteigen könne, was eine kontinuierliche Transformation zu klimaneutralen Gasen unterstütze.

Auch die chemische Industrie könne laut der Studie eine wichtige Triebfeder für den Ausbau der europäischen Wasserstoffinfrastruktur darstellen. Denn die Produktion von grünem Ammoniak oder hochwertigen Chemikalien benötige große Mengen an Wasserstoff. Co-Koordinator Mario Ragwitz, Institutsleiter am Fraunhofer IEG, sagte: „Allerdings ist es ungewiss, ob die komplette Wertschöpfungskette von Sonnen- und Windstrom über die Wasserstoffproduktion bis zur Produktion verschiedener Chemikalien in Europa realisiert werden kann.“

Mobilität mit vielen Technologieoptionen

Importe von Zwischenprodukten wie grünem Methanol oder Ammoniak könnten die Nachfrage nach Wasserstoff im europäischen Industriesektor reduzieren. „Daher wurden diese Sensitivitäten im Rahmen von TransHyDE betrachtet“, erläuterte Ragwitz. Zweitwichtigster Abnehmer von Wasserstoff sei das Transportwesen, sagte Co-Autor Christoph Nolden. Der Geschäftsbereichsleiter Netze, Energie- & Verfahrenstechnik am Fraunhofer IEG erklärte, der internationale Flug- und Schiffsverkehr sei auf synthetische Kraftstoffe, die auf Wasserstoff basieren, angewiesen. Nur so könne er die Klimaschutzauflagen erfüllen.
Dies erzeuge einen Wasserstoffbedarf von insgesamt 450 Milliarden kWh für grüne Kraftstoffe im Jahr 2050. Größter Unsicherheitsfaktor im Transportsektor sei der Wettbewerb zwischen der direkten Elektrifizierung und dem Antrieb durch Wasserstoff per Brennstoffzelle in Schwerlast-LKW. „Verschiedene Szenarien zeigen einen zusätzlichen Bedarf von bis zu 380 Milliarden kWh in 2050, wenn 40 Prozent der Schwerlast-LKW mit Brennstoffzellen ausgestattet wären“, erläuterte Nolden.

Produktion von Wasserstoff in Europa

Die Produktion von Wasserstoff in Europa hängt nach Ansicht der Forscher davon ab, ob die ambitionierten Ziele zum Ausbau von europäischen Wind- und Solaranlagen erreicht würden. Die Rolle der Elektrolyse in der Sektorkopplung werde sich, so Co-Koordinator Florian Ausfelder, Fachbereichsleiter Energie und Klima bei der Dechema, während des Markthochlaufs erheblich entwickeln. „Zunächst werden Elektrolyseure in Cluster integriert, um die sichere und kontinuierliche Lieferung von Wasserstoff für die industrielle Nutzung zu gewährleisten“, prognostizierte er.

Sobald die Wasserstoffinfrastruktur etabliert ist, könnten Elektrolyseure in das Netz einspeisen und gleichzeitig Flexibilität im Stromnetz bieten. So könnten Netzbetreiber Elektrolyseure einsetzen, um Überschussstrom zu Wasserstoff zu wandeln. Das könne den Ausbaubedarf des Stromnetzes und damit Kosten zu reduzieren. Zu beachten bleibe, dass zu Beginn des Markthochlaufs grüner Wasserstoff fehlen werde, um den Bedarf zu befriedigen. „Während dieser Phase müssten Alternativen wie blauer Wasserstoff aus Erdgas den bestehenden Bedarf decken“, sagte Ausfelder.

Das Whitepaper zum Wasserstoffbedarf steht in englischer Sprache zum Download bereit.