BLAUER WASSERSTOFF LÖSUNG ODER PROBLEM DER ENERGIEWENDE? - FAKTEN, HINTERGRÜNDE, ARGUMENTE - Greenpeace Energy
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GREENPEACE ENERGY EG BLAUER WASSERSTOFF LÖSUNG ODER PROBLEM DER ENERGIEWENDE? FAKTEN, HINTERGRÜNDE, ARGUMENTE Januar 2020
WASSERSTOFF VON GRÜN BIS
GRAU – EINE FARBENLEHRE
1. GRÜNER WASSERSTOFF wird aus er- 2. GRAUER WASSERSTOFF dominiert heu-
neuerbaren Energien hergestellt und ist so frei von te den Markt. Er wird aus Erdgas oder Kohle her-
CO2-Emissionen. In Elektrolyse-Anlagen (Elektro- gestellt. Die gängigsten Verfahren dafür sind die
lyseuren) wird mit regenerativ erzeugtem Strom Dampfreformierung (Steam Reforming/SMR)
Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sau- und die autotherme Reformierung (ATR).
erstoff zerlegt.
SMR ist ein chemisches Verfahren, bei dem Erd-
Bei der Elektrolyse unterscheiden Experten die al- gas erhitzt wird und mit Wasserdampf reagiert. Es
kalische (AEL)-Elektrolyse, PEM-Elektrolyse (Proton ist aktuell das kostengünstigste Verfahren. Aller-
Exchange Membrane Electrolysis) und SOEC- dings werden dabei große Mengen CO2 freige-
Elektrolyse (Solid Oxide Electrolysis). setzt. Zudem fallen in der Lieferkette für Erdgas
erhebliche CO2- und Methanemissionen an (siehe:
Das Interesse an Grünem Wasserstoff steigt „Blauer Wasserstoff – der Grundstoff ist fossiles
weltweit stark an. Seit dem Jahr 2000 gingen Erdgas“).
etwa 230 zumeist kleinere Anlagen mit bis zu 10
Megawatt (MW) Leistung in Betrieb. Für die nahe Die autotherme Reformierung (ATR) ist eine
Zukunft wird mit Anlagen bis 100 MW und einer Kombination aus Dampfreformierung und partiel-
sprunghaft steigenden Zahl neuer Elektrolyseur- ler Oxidation (POX). Die Umwandlung von Erdgas
Projekte gerechnet. Optimistische Szenarien schät- in Wasserstoff (Reformierung) erfolgt mit einer
zen die globale Produktion von Grünem Wasser- Mischung von Luft und Wasserdampf. Auch hier-
stoff auf 275 Millionen Tonnen im Jahr 2050. bei fallen große Mengen CO2 an, die sich aber
besser abscheiden lassen als bei SMR.
Bei beiden Verfahren ist der Energieverlust relativ
hoch: 20 bis 35 % der Energie gehen bei der
Produktion verloren. Hinzu kommen Verluste
für die aufwendige Erdgas-Bereitstellung.
Als „Grauer Wasserstoff“ wird das Gas auch be-
zeichnet, wenn es per Elektrolyse aus „Grau-
strom“ von der Börse hergestellt wird, der auch
fossil produzierten Strom enthält. Solcher Wasser-
stoff ist beim aktuellen deutschen Strommix mit
höheren CO2-Emissionen belastet als die aus Erd-
PEM-Elektrolyseur im fränkischen Haßfurt (© Greenpeace Energy eG) gas hergestellte Variante.
GREENPEACE ENERGY EG 2020
3. BLAUER WASSERSTOFF wird als besse- 4. TÜRKISER WASSERSTOFF wird per
re Alternative zu Grauem Wasserstoff propagiert. Methanpyrolyse (Methane Splitting) aus Erdgas
hergestellt. Das Verfahren befindet sich noch in
Hergestellt wird er wie Grauer Wasserstoff aus der Pilotphase. Dabei wird Erdgas thermisch in ei-
Erdgas in SMR- oder ATR-Anlagen. Ein großer nem Hochtemperaturreaktor in seine Bestandteile
Teil des anfallenden CO2 wird dabei abgeschieden Wasserstoff und Kohlenstoff zerlegt.
und unterirdisch eingelagert (CCS/Carbon Captu-
re and Storage). Durch die CO2- und Methanemis- Das Verfahren ist weniger energieeffizient als
sionen bei Förderung und Transport des Erdgases SMR, dafür wird beim Produktionsprozess kein
ist Blauer Wasserstoff dennoch mit einem erheb- CO2 freigesetzt. Der Kohlenstoff fällt in fester
lichen CO2-Fußabdruck belastet. Form an und lässt sich weiter nutzen (wobei dann
je nach Einsatz später CO2 frei werden kann). Wie
bei allen erdgasbasierten Verfahren treten auch
hier in der Erdgas-Lieferkette erhebliche CO2- und
Methanemissionen auf.
HAUPTOPTIONEN FÜR PRODUKTION, TRANSPORT UND SPEICHERUNG VON WASSERSTOFF
PRODUKTIONSOPTIONEN FÜR WASSERSTOFF
Strom +
QUELLE Erdgas Kohle Biomasse
Wasser
WASSERSTOFF Vergasung oder
Elektrolyse Reformierung Vergasung
PRODUKTION Biogas-Reformierung
DEKARBONISIERUNGS- Strom (CO2-frei o. Carbon capture Carbon capture keine = neutral
MASSNAHME CO2-arm) and storage (CCS) and storage (CCS) CCS = negativ
Quelle: Aarnes (2018)
GREENPEACE ENERGY EG 2020WOFÜR BRAUCHEN WIR
WASSERSTOFF – UND WIE VIEL?
Damit die Energiewende gelingt und der Energie- Wasserstoff gilt damit als Schlüssel gerade für sol-
bedarf in allen Sektoren erneuerbar abgedeckt che Bereiche, in denen hohe Temperaturen oder
werden kann, brauchen wir in Deutschland zukünf- eine hohe Energiedichte gefragt ist. Bereiche also,
tig neben viel grünem Strom (959 TWh) auch die sich mit Strom nur schwer oder nur zu sehr ho-
erhebliche Mengen an grünem Wasserstoff – hen Kosten klimaverträglich umgestalten lassen –
bis zu 1089 TWh. zum Beispiel in der Stahlbranche, dem Flugverkehr
oder der Containerschifffahrt.
Wasserstoff ist äußerst vielseitig: Er kann in Brenn-
stoffzellen, als Basis für synthetische Kraftstoffe, als
Brennstoff für Wärme und zur Langzeitspeicherung STEIGENDE NACHFRAGE
von erneuerbarem Strom genutzt werden. Er dient Schon heute ist Wasserstoff wichtig in der
zudem als Rohstoff für wichtige chemische Produkte. globalen Energie- und Industrielandschaft.
Jährlich werden 70 Millionen Tonnen als reines H2
verbraucht, weitere 45 Millionen Tonnen in Gas-
PV
Wind gemischen zur Herstellung von Methanol oder
504
Hydro Stahl. Die Wasserstoff-Nachfrage wächst seit Jahr-
Bio
GuD
zehnten und kommt derzeit überwiegend aus den
Direkter Strom-
Pump 959
verbrauch (starr) Ölraffinerien und der Chemie. Der Bedarf an
sonstige
Grünem Wasserstoff im Jahr 2050 wird auf bis zu
Import
Strom-
nachfrage 166 275 Millionen Tonnen geschätzt.
Verkehr u. Wärme
(flexibel) Verlust e
46
289
Power-to-X 321
Industrie
1135
382
846
Gasnachfrage Mobilität
Import
226
Gebäude
Elektrischer Strom
Synthetische Brennstoffe 160
Rückverstromung
in TWh/a
Nachfrage nach grünem Strom und Gas im vollständig erneuerbaren deutschen Energiesystem.
Quelle: Wuppertal Institut, Energy Brainpool (2019).
GREENPEACE ENERGY EG 2020WOHER KOMMT KÜNFTIG
UNSER WASSERSTOFF?
DAS POTENZIAL VON nem Wasserstoff gleicht das Problem aus, dass
GRÜNEM WASSERSTOFF hierzulande nicht genügend erneuerbarer Strom
Experten erwarten, dass in Deutschland in einem für den gesamten deutschen Wasserstoffbedarf
System mit 100 Prozent erneuerbaren Energien verfügbar sein dürfte.
Elektrolyseure mit einer installierten Leistung
von 107 bis 115 GWel (elektrische Leistung) Grü- Auch wenn der Import von Wasserstoff Potenzial
nen Wasserstoff aus Wind- und Solarenergie produ- bietet, entstehen beim Transport zusätzliche Kos-
zieren werden – wirtschaftlich und ohne Förderung. ten und Emissionen. Zudem ist ein starker Heimat-
markt eine Voraussetzung für die Entwicklung ei-
In der Endausbaustufe produzieren diese Elektroly- ner wettbewerbsfähigen Elektrolyseur-Produktion
seure in Deutschland jährlich zwischen 182 und in Deutschland – und damit für die Exportchan-
243 Terawattstunden (TWh) Wasserstoff. Das cen in einem künftigen milliardenschweren
deckt rund ein Viertel des deutschen Bedarfs globalen Zukunftsmarkt.
an grünen Gasen. Der Rest wird aus dem Ausland
importiert. Im Vergleich zu den heutigen fossilen
Importen erhöht sich die deutsche Energieautarkie IMPORT VON GRAUEM UND
dadurch von aktuell rund 30 auf gut 50 Prozent. BLAUEM WASSERSTOFF
Blauer Wasserstoff wird voraussichtlich in Ländern
Zunächst müssen jedoch die Kosten für Elektroly- mit sehr niedrigen Gaspreisen produziert – wie am
seure durch industrielle Serienfertigung gesenkt Persischen Golf, wo das anfallende CO2 dann aber
und die Wirkungsgrade erhöht werden. Für bei- auch sicher eingelagert werden müsste. Der Im-
des sehen Experten große Potenziale. port von Blauem Wasserstoff könnte hierzulande
Akzeptanzprobleme von CCS (Verpressung von
CO2 im Untergrund) entschärfen. Für den Trans-
IMPORT VON GRÜNEM port müsste der Wasserstoff jedoch energieauf-
WASSERSTOFF wändig gekühlt und komprimiert werden.
Für Deutschlands Wasserstoffversorgung dürften
Importe eine wichtige Rolle spielen – in einem
Energiesystem mit 100 Prozent erneuerbaren
Energien nach Expertenschätzung in einer Di-
mension von 846 bis 906 TWh. Grüner Wasser-
stoff wird idealerweise in Ländern mit sehr nied-
rigen Gestehungskosten für Solar- oder
Windstrom produziert – beispielsweise in Nord-
afrika. Auch europäische Standorte weisen sehr
günstige Bedingungen auf. Der Import von Grü-
GREENPEACE ENERGY EG 2020WAS KOSTET WASSERSTOFF –
HEUTE UND IN ZUKUNFT?
DIE KOSTEN FÜR GRÜNEN
WASSERSTOFF
Die Kosten der gängigen Elektrolyse-Verfahren Grüner Wasserstoff kann laut der Internationalen
fallen derzeit rasant. Dank weiterer Verbesserun- Energie Agentur (IEA) in Europa schon 2030
gen und Innovationen werden sowohl bei den preislich mit Blauem Wasserstoff und sogar mit
Kosten wie auch bei der Effizienz der Elektrolyse Grauem Wasserstoff konkurrieren (ohne CCS,
sprunghafte Fortschritte erwartet. Praktisch aber mit Kosten für CO2-Emissionszertifikate). Die
alle Marktexperten rechnen in den kommenden Internationale Energieagentur rechnet für Grünen
Jahren mit schnell und stark fallenden Kosten für Wasserstoff mit Kosten von 2 bis 4 $/kgH2 im Jahr
Grünen Wasserstoff. 2030 – unter günstigen Bedingungen sogar dar-
unter.
Produktion von Wasserstoff: Kosten und Kostentrends
PRODUKTION VON WASSERSTOFF: KOSTEN UND KOSTENTRENDS (in ct/kWh H2*)
in ct/kWh H2*
Grauer Wasserstoff Blauer Wasserstoff
Bandbreite
Grüner Wasserstoff (Trend) Grüner Wasserstoff (Preissturz Elektrolyseure)
21
18
16,5 16,5
15
ct/kWh H2
12,0
12
9,0 9,0
9 8,4 8,4
7,2 7,2
6,3 6,0
6
4,5
3
0
2019 2030 2050
Quelle: Eigene Darstellung auf Basis der Fachliteratur in Kap.2
Quelle: EigeneAnnahmen
Darstellungfürauf BasisCO
2030: der Fachliteratur in Kap. 2
2 Preis 100 €/t; Erdgaspreis stabil;
Annahmen fürAnnahmen
2030: CO2für 2050:
Preis 100wie€/t;2030 plus Carbon
Erdgaspreis Import Tax von 100 €/t CO2
stabil;
Annahmen für*Zur Umrechnung:
2050: wie 2030 plus 1 €/kg
Carbon H2 =Import
3,0 ct/kWh
Tax vonH2 100 €/t CO2
*Zur Umrechnung: 1 €/kg H2 = 3,0 ct/kWh H2
GREENPEACE ENERGY EG 2020Die Kosten für Blauen Wasserstoff liegen 2030 lich viel wie die Produktion im Inland. Die IEA geht
nach Zahlen der IEA bei 1,5 bis 3 $/kgH2 und da- von deutlich höheren Importkosten aus: Für 2030
mit auf einem ähnlichen Niveau wie Grauer könnten sie für Wasserstoff aus Nordafrika bei 6
Wasserstoff (1 bis 2 $/kgH2). Für Letzteren fallen bis 9 $/kgH2 liegen.
demnach zusätzliche CO2-Kosten von durch-
schnittlich 40 $ pro Tonne an. Billiger wäre laut IEA der Import von Blauem
Wasserstoff vom Persischen Golf. Aufgrund
Nach Analysen der IRENA (International Renewable niedriger Gaspreise und CCS-Optionen könnten
Energy Agency) wird Grüner Wasserstoff dann die Kosten hier 2030 bei 2,6 $/kgH2 liegen.
konkurrenzfähig zu Blauem Wasserstoff, wenn
die Strombezugskosten durchschnittlich unter 20
€/MWh liegen. Da die Investitionskosten für Elekt- TRANSPORTKOSTEN
rolyseure wie auch die Stromkosten bis 2050 stark VON WASSERSTOFF
gefallen sein dürften, kann Grüner Wasserstoff Egal welche Farbe: Wasserstoff zu transportie-
dann in den meisten Fällen kostengünstiger herge- ren, ist sehr teuer. Im Durchschnitt erhöht allein
stellt werden als Blauer Wasserstoff. der Schiffstransport die Gesamtkosten um 50 bis
150 %.
An den besten Standorten wird Grüner Wasser
stoff bereits in 3 bis 5 Jahren wettbewerbs
- Zudem gehen beim Transport 15 bis 25% der Ener-
fähig sein. giemenge verloren.
Wasserstoff für den Tankertransport zu verflüs-
IMPORTKOSTEN VON WASSERSTOFF sigen, verschlingt viel Energie und ist technisch
In einem System mit 100 Prozent erneuerbaren aufwändig. Die Kosten liegen im internationalen
Energien kostet der Import von grünem Wasser- Durchschnitt bei etwa 1 $/kgH2. Verflüssigten
stoff die deutsche Volkswirtschaft jährlich zwi- Wasserstoff per Tankschiff über eine Distanz von
schen 54 und 76 Mrd. Euro. 500 km zu transportieren, kostet weitere 1 bis
2 $/kgH2. Wenn er über Seehäfen importiert wird,
Dafür entfallen Kosten in ähnlicher Höhe für die führt dies zu hohen inländischen Vertriebskosten
Importe von Öl (Importquote 98 %) und Erdgas in Deutschland.
(Importquote 94 %). Deren CO2-Emissionen ver-
ursachen zusätzlich hohe Folgekosten.
Der Thinktank Agora Energiewende schätzt die FAZIT: Die heimische Wasserstoffproduk-
Importpreise für Grünen Wasserstoff auf rund tion dürfte letztlich günstiger sein als der
3,30 €/kgH2 im Jahr 2030 und auf 2,90 €/kg im Import aus Nordafrika, dem Nahen Osten
Jahr 2050 (davon 1,35 €/kg allein für den Trans- oder Übersee.
port). Der Import kostet dann voraussichtlich ähn-
GREENPEACE ENERGY EG 2020BLAUER WASSERSTOFF –
AUFBRUCH IN DIE SACKGASSE?
Je höher die CO2-Preise, desto kleiner wird der In
Deutschland sind die Speicherkapazitä-
Preisunterschied von Blauem zu Grauem Wasser- ten für CO2 sogar sehr begrenzt. Das führt
stoff. Denn die CO2-Abscheidung bei Blauem zu rasant steigenden Kosten. Werden CO2-
Wasserstoff spart zukünftig Kosten für Zertifikate Speicher z.B. in Norwegen genutzt, fallen
in Höhe von 50 bis 100 €/t CO2. Auf der anderen wiederum Transportkosten an.
Seite erhöht das Abscheiden und Lagern von CO2
(bei ausreichend hohen Abscheidungsraten von CCS-Speicher
sind zudem Endlager und
90 %) die Kosten von Blauem Wasserstoff um müssen über Jahrhunderte überwacht wer-
30 bis 50 %. den, um CO2-Leckagen zu verhindern. Früher
oder später liegt die Haftung bei den
Blauer Wasserstoff birgt Risiken: Steuerzahler*innen.
Die schwankenden, langfristig kaum prog-
nostizierbaren Erdgaspreise führen bei Blau- Eine
landesweite Infrastruktur für Blauen
em Wasserstoff zu erheblichen Investitions- Wasserstoff inklusive der CCS-Entsorgung
risiken. Hinzu kommen die Preise (nicht aufzubauen, dauert Jahrzehnte. Bis dahin
Kosten) für CCS: knappe Lagerkapazitäten dürften Alternativen wie Grüner Wasser-
wie auch der Aufwand für den CO2-Transport stoff bereits kostengünstiger sein – und
dürften den Preis bestimmen. wegen geringerer Risiken auch attraktiver.
Eine
komplexe Wertschöpfungskette von
der Erdgasversorgung über die H2-Produktion FAZIT: Die Investition in zwei parallele
bis zu Transport und Speicherung von CO2 Infrastrukturen für Blauen und Grünen
muss koordiniert und synchronisiert wer- Wasserstoff ist volkswirtschaftlich nicht
den. Jede Verzögerung an einer Stelle erhöht sinnvoll. Die deutsche Politik muss hier
potenziell auch an anderen Stellen die Kosten. eine Entscheidung treffen, bei der klima-
politische Erwägungen und eine Risiko
Endlagerstätten
für CO2 oder neue CO2- abschätzung zugrunde gelegt werden.
Pipelines könnten insbesondere in Deutsch- Blauer Wasserstoff erscheint derzeit als
land auf lokalen Widerstand stoßen. die für Deutschland klimapolitisch wie
auch wirtschaftlich riskantere Option.
CCS
stellt grundsätzlich nur eine Übergangs-
lösung dar, da die Speichermöglichkeiten be-
grenzt sind.
GREENPEACE ENERGY EG 2020GRAUER, BLAUER UND GRÜNER
WASSERSTOFF – DIE CO2-BILANZ
GRAUER WASSERSTOFF: entweichen mindestens 10 % des im Erdgas ent-
Produktion
HOHE von Wasserstoff: Kosten und
CO2-EMISSIONEN Kostentrends
haltenen CO2 in die Atmosphäre. Transport und Ein-
in ct/kWh H *
2
Derzeit werden jährlich 115 Millionen Tonnen aus lagerung von CO2 verursachen weitere Emissionen.
Grauer Wasserstoff Blauer Wasserstoff
Erdgas bzw. Kohle hergestellter Wasserstoff
Grüner Wasserstoff (Trend)
ver- Insgesamt entstehen
Grüner Wasserstoff (Preissturz Elektrolyseure)
so pro kg Blauer Wasser-
Bandbreite
21
braucht. 70 Millionen Tonnen werden in reiner stoff 5 bis 7 kg CO2 (143 bis 218 gCO2/kWh). Blau-
Form
18 genutzt, weitere 45 Millionen Tonnen in er Wasserstoff ist also keineswegs klimaneutral.
16,5 16,5
Gasgemischen. Zur Herstellung werden allein 205
15
Milliarden Kubikmeter Erdgas verbraucht. Pro
ct/kWh H2
12,0
Kilo
12gramm Grauer Wasserstoff aus Erdgas GRÜNER WASSERSTOFF:
fallen 13,3 Kilogramm CO2 an (inklusive Förde-
9
9,0 OHNE
8,4 8,4
EMISSIONEN
9,0
rung und Transport 6,3
7,2
des fossilen Gases). Insgesamt 7,2 Die Produktion von Wasserstoff aus erneuerba-
6,0
6
gelangen4,5durch Grauen Wasserstoff derzeit 830 ren Energien verursacht keine CO2-Emissio-
Millionen
3 Tonnen CO2 in die Atmosphäre. nen, lediglich bei der Herstellung z.B. von Wind-
kraftanlagen fällt eine geringe Menge an. (Wie
0
2019 2030 hoch der2050 Anteil bei der Herstellung von SMR- bzw.
BLAUER WASSERSTOFF: ALLES
Quelle: Eigene Darstellung auf Basis der Fachliteratur in Kap.2
ATR-Anlagen ist, ist weitgehend unbekannt bzw.
ANDERE ALS KLIMANEUTRAL
Annahmen für 2030: CO Preis 100 €/t; Erdgaspreis stabil;
2
Annahmen für 2050: wie 2030 plus Carbon Import Tax von 100 €/t CO
nicht erforscht.)
2
SMR-Anlagen zur Herstellung von Blauem Wasser-
*Zur Umrechnung: 1 €/kg H = 3,0 ct/kWh H2 2
stoff scheiden durchschnittlich 65 % des bei der FAZIT: Nur Grüner Wasserstoff ist eine
Produktion entstehenden CO2 ab. Bei neueren wirklich klimaverträgliche Option.
ATR-Anlagen sind bis zu 90 % möglich. Auch hier
DURCHSCHNITTLICHE EMISSIONEN DER WASSERSTOFFPRODUKTION (in g CO2 je kWh H2*)
Emissionen der Wasserstoffproduktion
in g CO2 je kWh H2*
750 Quelle: Eigene Darstellung auf Basis der
Emissionen Grünstrom 691g CO2
Fachliteratur in Kap.3
Emissionen Aktueller Strommix
* Zur Umrechnung: 1 kg H2 =
Emissionen CCS-Prozesse
600 Vorkettenemission Erdgas 33,3 kWh (Hu)
Emissionen Wasserstoffanlage ** Deutscher Strommix 2018 mit
durchschnittlich 474 gCO2/kWh
g CO2 je kWh H2
450 *** Emissionswerte für Grünen Wasser-
398g CO2
stoff inklusive Bau und Installation
der Wind-/Solarstrom-Anlagen
300
218g CO2
143g CO2
150
26g CO2
0
Grauer Wasserstoff Blauer Wasserstoff Blauer Wasserstoff Elektrolyse-Wasserstoff Grüner Wasserstoff***
SMR-Anlage (alt) SMR (alt) + CCS ATR (neu) + CCS Aktueller Strommix** Grünstrom
Quelle: Eigene Darstellung auf Basis der Fachliteratur in Kap.3
* Zur Umrechnung: 1 kg H2 = 33,3 kWh (Hu)
** Deutscher Strommix 2018 mit durchschnittlich 474 gCO2/kWh
*** Emissionswerte für Grünen Wasserstoff inklusive Bau und Installation der Wind-/Solarstrom-Anlagen
GREENPEACE ENERGY EG 2020BLAUER WASSERSTOFF –
DER GRUNDSTOFF IST
FOSSILES ERDGAS
ERDGAS: PROBLEMATISCHE BASIS Der zunehmende energieintensive Transport von
Blauer Wasserstoff wird fast ausschließlich aus verflüssigtem Erdgas (LNG), die boomende klima-
Erdgas hergestellt. Das ist nicht nur schlecht für schädliche Erdgasproduktion in den USA (Fracking/
seine Klimabilanz. Kaum vorhersehbare Preis- Schiefergas) und neue Erkenntnisse über Umfang
schwankungen bei Erdgas führen auch zu erheb- und Folgen des Flarings (Abfackeln von Erdgas) ver-
lichen Investitionsrisiken für Produzenten von schärfen die klimapolitische Problematik.
Blauem Wasserstoff.
Hinzu kommen erhebliche Methanemissionen
bei der Erdgasförderung (siehe Grafik unten).
EMISSIONEN IN DER VORKETTE Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas und
Erdgas ist laut IEA weltweit die am schnellsten wach- (je nach Zeithorizont) bis zu 100-mal klimaschäd-
sende Quelle von Treibhausgasen. Sie fallen nicht licher als CO2.
erst beim Verbrennen an. Schon Förderung, Aufbe-
reitung, Transport und Verteilung von Erdgas verur- Auf diese Vorketten-Emissionen haben die Produ-
sachen erhebliche CO2-Emissionen – insgesamt rund zenten von Blauem Wasserstoff kaum Einfluss.
25 % der Erdgas-Gesamtemissionen. Die IEA be-
ziffert sie auf 2,1 Gigatonnen (Gt) CO2eq jährlich.
AUFSCHLÜSSELUNG DER TREIBHAUSGAS-EMISSIONEN BEI ÖL UND GAS, 2017
GREENPEACE ENERGY EG 2020BLAUER WASSERSTOFF –
CCS UND CCUS
CCS/CCUS CCS-Projekte sind komplex und teuer. Etwa zwei
CCS steht für Carbon (Dioxide) Capture and Drittel von ihnen wurden wegen unvorhergese-
Storage, also die Abscheidung und Speicherung hener Probleme vorzeitig beendet. Auch kli-
von CO2 im Untergrund. Das soll dadurch dauer- mapolitisch halten sie oft weniger als versprochen:
haft der Atmosphäre entzogen werden. Das „U” Ausgerechnet bei zwei vermeintlichen CCS-Vorzei-
in CCUS steht für Usage, also die (in Ausnahme- geprojekten in den USA und Kanada wird gerade
fällen mögliche) Nutzung des CO2 in der Chemie. mal ein Drittel der CO2-Emissionen abgeschieden.
OHNE CCS KEIN GEPLANTE PROJEKTE
BLAUER WASSERSTOFF In Europa sind drei neue große CCS-Projekte ge-
Blauer Wasserstoff ist untrennbar mit CCS verbun- plant: Acron (UK, Betrieb geplant ab Anfang der
den. SMR-Anlagen mit CCS können maximal 2020er Jahre), Northern Lights (Norwegen) und
65 % des bei der Produktion entstehenden CO2 Porthos/H-Vision bei Rotterdam (bei beiden Be-
abscheiden, ATR-Anlagen bis zu 90 % – und trieb geplant ab Mitte der 2020er Jahre).
dies bei geringeren Kosten. Ein Praxistest steht
zwar noch aus. Der Trend weist aber bereits in Rich-
tung ATR. RISIKEN
Das abgeschiedene CO2 muss für Jahrtausende
sicher im Porenraum von unterirdischen Gesteins-
STATUS QUO BEIM CCS schichten gespeichert werden. Diese sollten min-
Weltweit werden derzeit pro Jahr etwa 30 Millio- destens 800 Meter tief liegen. Die Bundesanstalt
nen Tonnen CO2 abgetrennt und eingelagert. Das für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) hält
ist etwa ein Tausendstel der CO2-Emissionen des die geologischen Risiken für beherrschbar, andere
globalen Energiesektors. Wissenschaftler sehen das kritischer.
Im September 2019 zählte die IEA nur zwei aktive Problematisch ist in jedem Fall, dass die vorhande-
CCS-Projekte im Kraftwerksbereich und 17 Pro- nen Speicher in der EU nur Kapazitäten für 104
jekte in der Industrie. Für die Produktion von Gigatonnen (Gt) CO2 haben (davon etwa 17 Gt in
Blauem Wasserstoff sind bislang ganze zwei Deutschland). Bei den derzeitigen CO2-Emissionen
nennenswerte CCS-Projekte in den USA und in der EU von etwa 3,2 Gt pro Jahr wäre das CCS-
Kanada bekannt. Potenzial der EU (inklusive Norwegen) bei
vollständiger Einlagerung nach 24 Jahren er-
schöpft. Diese Knappheit dürfte die CCS-Preise
steil nach oben gehen lassen.
GREENPEACE ENERGY EG 2020Wenn die Lagerstätten für CO2 aus Blauem Was- wärmung einzudämmen. Blauer Wasserstoff
serstoff genutzt werden, fehlen wiederum Kapa- würde diese Option behindern.
zitäten für die Einlagerung von „negativen
Emissionen“, wenn der Atmosphäre CO2 entzo-
gen wird. Das kann aus klimapolitischen Gründen FAZIT: CCS ist keine Lösung, die Blauen
notwendig werden, wenn die CO2-Emissionen Wasserstoff zu einer langfristig sinnvollen
nicht ausreichend gesenkt werden, um die Erder- Option macht.
GROSSE CCS-/CCUS-PROJEKTE WELTWEIT
Quelle: IEA (2019)
GREENPEACE ENERGY EG 2020DIE BILANZ: WIE CO2-FREI
IST BLAUER WASSERSTOFF
WIRKLICH?
Trotz CCS entstehen bei der Produktion von Blau- Speicherstätten transportiert werden muss. Zu-
em Wasserstoff CO2-Emissionen, insbesondere sätzlich kann beim Transport auch das noch we-
in der Vorkette bei Förderung und Transport von sentlich klimaschädlichere Methan entweichen.
Erdgas. Selbst bei effizienten CCS-Verfahren
liegen die Gesamtemissionen im Schnitt bei Völlig ungeklärt ist noch, ob und in welchen Men-
5,61 kgCO2/kgH2 – also 143g CO2/kWh. gen Treibhausgase über die Jahrhunderte aus den
Speicherstätten entweichen.
Neuere Untersuchungen gehen zudem von deut-
lich höheren Methan-Emissionen von Schieferöl- Zudem verursacht auch der zu erwartende Trans-
und Schiefergasquellen aus als bisher vermutet. port von Blauem Wasserstoff aus dem Nahen
Osten, vom Persischen Golf, aus Nordafrika oder
Hinzu kommen die Restemissionen bei der Produk- Australien erhebliche CO2-Emissionen.
tion von Blauem Wasserstoff. Selbst die besten
CCS-Anlagen fangen nicht das gesamte CO2 ein.
FAZIT: Blauer Wasserstoff ist weit davon
Weitere CO2-Emissionen entstehen, wenn das entfernt, klimaneutral zu sein.
Klimagas über Hunderte Kilometer zu geeigneten
TREIBHAUSGASEMISSIONEN DURCH PIPELINE- UND LNG-TRANSPORTE NACH MITTELEUROPA
GREENPEACE ENERGY EG 2020UNSERE POSITION ZU BLAUEM
UND GRÜNEM WASSERSTOFF
Deutschland wird für eine vollständige Energiewende SINNVOLLE NUTZUNG VON
neben grünem Strom (rund 950 TWh im Jahr) auch er- GRÜNEM WASSERSTOFF
hebliche Mengen an erneuerbaren Gasen benöti- Erneuerbarer Strom sollte möglichst direkt genutzt
gen: rund 1.100 TWh im Jahr. Wegen seiner schlech- werden, um den Energieverbrauch in den Sektoren
ten Klimabilanz scheidet Grauer Wasserstoff hier Mobilität, Wärme und Industrie effizient zu decken.
aus (siehe: „Grauer, Blauer und Grüner Wasserstoff – Wichtig sind auch Lastverschiebung, Speicher und ande-
die CO2-Bilanz“). Auch Blauer Wasserstoff ist mit re Flexibilitätsoptionen, um den Verbrauch dem fluktuie-
dem 1,5-Grad-Ziel von Paris nicht kompatibel: Er renden Stromdargebot vor allem aus Wind und Sonne
wird wie die graue Variante aus Erdgas gewonnen, das anzupassen. Elektrolyseure, die erneuerbaren Strom in
CO2 dabei abgefangen und im Untergrund verpresst grünen Wasserstoff umwandeln, haben im Vergleich
(Carbon Capture and Storage, CCS). Doch verbleiben dazu einen schlechteren Wirkungsgrad. Grüne Gase
erhebliche CO2- und Methan-Emissionen aus Förde- sollten deshalb erst zum Einsatz kommen, wenn
rung, Transport und Verarbeitung des Erdgases sowie die anderen Optionen ausgeschöpft sind.
für das CCS-Verfahren.
Voraussetzung für die Klimaschutz-Wirkung von grü-
Nur per Elektrolyse aus erneuerbarem Strom gewonne- nem Wasserstoff (und allen anderen Maßnahmen zur
ner Grüner Wasserstoff ist klimaneutral und somit Elektrifizierung von Energieverbräuchen) ist ein schnel-
eine sinnvolle, wenn auch preislich aktuell noch nicht ler Zubau erneuerbarer Energien, insbesondere
konkurrenzfähige Option. von Windkraft- und Solaranlagen.
RAHMENPARAMETER EINES DEUTSCHEN STROMSYSTEMS MIT 100 PROZENT ERNEUERBAREN ENERGIEN
Installierte Kapazität in GW Fixkosten pro Jahr in EUR/kW Gesamtkosten in Mio. EUR
Wind onshore
179 74 13.330
Wind offshore
34 178 6.066
Photovoltaik
263 43 11.387
Wasserkraft
inkl. Pumpspeicher 15 212 3.072
Biomasse
7 205 1.495
Gaskraftwerke
48 47 2.263
sonstige
8 63 519
Elektolyseure
(Sz. 1 | 2) 107 | 115 40 4.280 | 4.600
Gasverbrauch Stromsektor 160 TWhth 60 | 90 EUR/MWhth 9.608 | 14.407 Mio. EUR
Quelle: Energy Brainpool / Greenpeace Energy
GREENPEACE ENERGY EG 2020Beim aktuellen Stand der Energiewende ist ein be- schaftlich betrieben werden. Sie produzieren dann gut
grenzter, zielgenauer Marktanschub für Elektroly- ein Viertel des deutschen Bedarfs an grünen Gasen; der
seure sinnvoll, der auf einen energiewendedienlichen Rest wird aus dem Ausland importiert.
und volkswirtschaftlich vorteilhaften Einsatz der Tech-
nologie fokussiert. Elektrolyseure laufen nur dann Der Aufbau einer heimischen Elektrolyseur-Flotte ist in-
energiewendedienlich, wenn sie Strom in Zeiten dustriepolitisch sinnvoll, da Deutschland so die
mit besonders hohem Erneuerbaren-Anteil ver- Technologieführerschaft verteidigen und Export
brauchen. Dann heben sie auch gezielt den Marktwert chancen nutzen kann. Zudem verbleibt ein künftig
insbesondere von Windkraft- und Solaranlagen, was relevanter Teil der energiewirtschaftlichen Wertschöp-
wiederum das EEG-Sytem entlastet. fung im Land. Da die Elektrolyseure gezielt die zu be-
sonders niedrigen Preisen angebotenen erneuerbaren
Laut Analysen von Energy Brainpool sind 3.000 Be- Strommengen nutzen, wird auch die Energiever
triebsstunden jährlich ein praxisgerechter Wert, sorgung insgesamt kostengünstiger.
der sowohl Wirtschaftlichkeit als auch Konzentration
auf Stunden mit hohem Anteil erneuerbarer Energien Eine Nationale Wasserstoff-Strategie sollte folgende
gewährleistet. Ein Marktanschubprogramm sollte Elekt- Maximen berücksichtigen:
rolyseure über jeweils zehn Jahre für diese jährlich 3.000
Stunden von Abgaben, Steuern und Umlagen auf den
Schneller Ausbau der erneuerbaren Energien als
Strombezug befreien – oder eine Förderung in entspre- Voraussetzung für den Einstieg in die Wasser-
chender Höhe gewährleisten. Dies würde einen Investi- stoffwirtschaft.
tionsschub auslösen und bei den Elektrolyseur-Produ-
Zunächst moderater Elektrolyseur-Ausbau, der
zenten zum Aufbau einer Serienfertigung führen, sich in der zweiten Hälfte der 2020er-Jahre stei-
wodurch wiederum die Preise für Elektrolyseure und gert.
Grünen Wasserstoff rasch und deutlich sinken.
Marktanschub-Förderung, die sich auf eine ener-
giewendedienliche Fahrweise der Elektrolyseure
Mit steigendem Erneuerbaren-Anteil am Strommix sollten fokussiert.
auch die Elektrolyseur-Kapazitäten wachsen. In einem
System mit 100 Prozent erneuerbaren Energien können in Mehr in der Broschüre „Erneuerbar in allen Sektoren“
Deutschland bis zu 115 GW an E lektrolyseuren wirt- (2019) und auf www.greenpeace-energy.de
GREENPEACE ENERGY-VORSCHLAG EINES ZUBAUPFADES FÜR WINDGAS-ELEKTROLYSEURE
500 500 500
12 120
10 100
250
MWel
8 80
125 125
6 60
2020 2021 2022 2023 2024 2025
4 40
2 20
0 0
2020 2025 2030 2035 2040
Nettozubau in GW el Kumulierte Leistung in GW el
V.i.S.d.P.: Michael Friedrich / Greenpeace Energy eG GREENPEACE ENERGY EG 2020BLAUER WASSERSTOFF Broschürenerstellung: Greenpeace Energy eG Hongkongstraße 10 20457 Hamburg Redaktion: Michael Friedrich (verantwortlich) Tel.: 040 - 808 110 655 Fax: 040 - 808 110 679 E-Mail: michael.friedrich@greenpeace-energy.de www.greenpeace-energy.de Texte: Kristina Simons / ahnenenkel.com Foto: smirkdingo / istockphoto Grafiken: Carsten Raffel / usota.com Layout: Adrienne Rusch / dieprojektoren.de Stand: Januar 2020 Für Greenpeace Energy als deutschlandweit engagierte Genos- tete Interessen sorgt: an einer ökologisch ausgerichteten Ge- senschaft steht verantwortliches und nachhaltiges Handeln seit schäftspolitik, die nicht auf Profitmaximierung setzt. Zudem jeher vor dem finanziellen Gewinn. Das Unternehmen versorgt planen, bauen, finanzieren und betreiben wir über die Tochterge- rund 180.000 Kundinnen und Kunden, darunter rund 12.000 Ge- sellschaft Planet energy selbst Anlagen. Das Engagement von schäftskunden, mit sauberem Strom und dem innovativen Gas- Greenpeace Energy geht aber noch weiter: Wir reden mit, wenn produkt proWindgas. Organisiert ist Greenpeace Energy als Ge- es darum geht energiepolitische Rahmenbedingungen zu schaf- nossenschaft mit mehr als 26.500 Mitgliedern. Deren Einlagen fen. Wir erproben neue Konzepte zum Beispiel zur Elektromobili- sorgen für eine solide Eigenkapitalbasis, die die Unabhängigkeit tät oder zu Produktion und Einsatz von grünen Gasen. Wir setzen sichert. Die Genossenschaftsmitglieder sind nicht nur die Firmen- uns mit Forschungsprojekten dafür ein, Innovationen zu fördern inhaber, sondern gleichzeitig auch Kunden, was für gleichgerich- und den Weg in eine saubere Energiezukunft zu ebnen.
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