Grüner Wasserstoff wird 2030 wettbewerbsfähig

• Die globale Wasserstoffnachfrage wird sich bis 2070 auf 530 Megatonnen erhöhen. Das ist das 7-fache des heutigen Bedarfs. Die größten Mengen werden im Mobilitätssektor nachgefragt.
• Die Grundbausteine für einen grünen Wasserstoffmarkt sind die Stimulation der Nachfrage, die Schließung der Preislücke, die Schaffung einer Infrastruktur sowie favorisierende Rahmenbedingungen.
• Empfohlene Maßnahmen sind u.a. eine Sektorpriorisierung der Industrie und Mobilität, eine Umrüstung der Gasinfrastruktur, die Nutzung von Salzkavernen als Speicher und die Einführung von Wasserstoffquoten.

Das Schweizer Taschenmesser der Energiewende soll in der Industrie und Mobilität als auch im Wärmebereich und für die Speicherung zur Anwendung kommen. Eine aktuelle Studie von PwC zeigt, wie das Potenzial von grünem Wasserstoff bis 2070 vollständig ausgeschöpft werden kann und welche Rahmenbedingungen notwendig sind, um eine kohlenstoffarme Wasserstoffwirtschaft aufzubauen. Die Prognose: Bis 2030 ist der Grüne Wasserstoff wettbewerbsfähig.

Laut Studie wird sich die globale Nachfrage nach Wasserstoff im Jahr 2030 auf 127 Megatonnen (Mt) erhöhen. 2070 soll diese sogar 530 Mt betragen. Das ist das 7-fache der heutigen H₂-Nachfrage. Zum Vergleich: Im Jahr 2019 betrug der Bedarf an H₂ rund 70 Mt mit einem Marktwert von 100 Milliarden US-Dollar. Die größten Abnehmerregionen sind derzeit Asien (mit einem Anteil von 48%), sowie Amerika und Europa mit einem Anteil von 22 bzw. 19%. Rund 50% des H₂ werden aktuell in chemischen Prozessen, 32% in Raffinerien eingesetzt.

Schlüsselt man den prognostizierten Bedarf von 530 Mt auf, dann wird der größte Bedarf im Jahr 2070 mit 160 Mt von der Mobilität ausgehen, gefolgt von der Flugzeugindustrie mit 106 Mt pro Jahr. Die Stahl- und Chemieindustrie sowie die Energieproduktion werden je 80 Mt Wasserstoff jährlich benötigen.

Europa ist zwar Vorreiter in Sachen erneuerbarer Stromproduktion, zur Deckung des H₂-Bedarfs bis 2070 bedarf es jedoch der Stromproduktion eines ganzen Kontinents. Ein Beispiel: Zur Produktion von einem Kilogramm grünen Wasserstoff werden 55 kWh Grünstrom benötigt. Um zehn Megatonnen H₂ zu produzieren, sind 55 TWh sauberer Strom notwendig. Das ist mehr als der jährliche Stromverbrauch Frankreichs. Dieser belief sich 2020 auf 460 TWh.

Wie kann das Potenzial von grünem Wasserstoff bis 2070 vollständig ausgeschöpft werden und welche Rahmenbedingungen sind notwendig, um eine kohlenstoffarme Wasserstoffwirtschaft aufzubauen? PwC hat die vier Grundpfeiler eines künftigen grünen Wasserstoffmarkts identifiziert:

1. Nachfrage nach grünem Wasserstoff ankurbeln

Grüner Wasserstoff soll vor allem in den Bereichen Mobilität und Industrie zur Anwendung kommen. Sektorübergreifende Kollaborationen als auch die Sektorpriorisierung sollen die Dekarbonisierung vorantreiben. Zuallererst sollen Raffinerien ihren grauen Wasserstoff mit grünem Wasserstoff substituieren, um damit synthetische Treibstoffe herzustellen. In der Stahlindustrie soll Wasserstoff zur Abscheidung von Sauerstoff von Eisen in festem Zustand genutzt werden. Ebenso soll H2 in der Zementindustrie bei der Erhitzung der Materialien Anwendung finden. In der Schwermobilität und im Flugverkehr soll Wasserstoff bis 2070 fossile Brennstoffe vollständig verdrängen. Der Wunderstoff soll zudem auch zur Dekarbonisierung der Energieindustrie genutzt werden. So soll der grüne H2 fossile Gase zum Betrieb der KWK-Anlagen zur Gänze ersetzen.

2. Kostenlücke zwischen grünem und grauem Wasserstoff schließen 

Die Wettbewerbsfähigkeit des grünen Wasserstoffs soll bei Stromgestehungskosten von < 20 USD pro MWh erneuerbarem Strom und einer CAPEX-Reduktion von 14-25% erreicht sein. Laut Prognosen soll dies im Jahr 2030 geschehen. Neben günstigem Grünstrom und Skaleneffekten gelten Effizienzsteigerungen von Elektrolyseuren und ein CO₂-Preis von mind. 50 USD pro Tonne als weitere positive Einflussfaktoren auf den Wasserstoffpreis. In der Zwischenzeit soll blauer Wasserstoff, also grauer Wasserstoff dessen CO₂ bei der Entstehung abgeschieden und gespeichert wird, eine Interimsrolle spielen.

3. Eine Wasserstoffinfrastruktur schaffen 

In einer weiteren Studie von europäischen Netzbetreiben werden die verschiedenen Möglichkeiten zum Aufbau der Netzinfrastruktur bis 2040 dargelegt. So könnten entweder regionale Leitungen rund um sog. Wasserstoffhubs errichtet werden - oder sogar eine pan-europäische Wasserstoffinfrastruktur. Dieses 23.000 km lange H₂-Netz würde zu 75% aus existierenden Gasinfrastrukturen und zu 25% aus neuen Wasserstoffrohren bestehen. Kostenpunkt: rund sechs Milliarden Euro.

Der Transport von H₂ in Pipelines ist mit einem Preis 0,5 – 1€ pro 1.000 km und kg H₂ am kostengünstigsten. Vor dem Hintergrund des sinkenden Gasverbrauchs könnten durch eine Umfunktionierung der Gasinfrastruktur gestrandeten Vermögenswerte vermieden werden. Andere Transportmöglichkeiten bieten der Straßen- oder Schiffstransport von verflüssigtem oder komprimiertem Wasserstoff, wobei dessen Kosten das Fünf- bis Zehnfache des Pipelinetransports ausmachen. Zur Wasserstoffspeicherung sollen Salzkavernen als auch ehemalige Gasfelder genutzt werden, um große Mengen an H₂ zu speichern. Die Kosten dabei liegen bei 0,30€ bzw. 2€ pro kg H₂.

4. Regulatorische Rahmenbedingungen schaffen

Regierungen müssen schon heute Wasserstoffstrategien mit klaren Zielen und finanziellen Anreizen vorlegen. Carbon Contracts for Difference (CfDs), wie sie sich auch in der Wasserstoffstrategie der EU wiederfinden, werden als Best Pracrice erwähnt. Des Weiteren werden CAPEX- als auch OPEX-Förderungen, Wasserstoffquoten als auch die Einführung einer CO₂-Besteuerung als wirksame Maßnahmen zur Entwicklung des Wasserstoffmarktes genannt.