Grüner Wasserstoff: Ambitionierte Ziele und fehlende Perspektiven – Im Gespräch mit Henning Döscher

Grüner Wasserstoff als Gamechanger in der Energiewende? Bis 2045 will Deutschland klimaneutral werden. Wasserstoff kann einen entscheidenden Beitrag leisten, dieses Ziel zu erreichen. Die Nationale Wasserstoffstrategie soll die Bundesrepublik zum Leitanbieter für Wasserstofftechnologien machen und unter anderem eine umfangreiche heimische Produktion von grünem Wasserstoff aufbauen. Henning Döscher beschäftigt sich beim Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) mit genau diesen Themen. Im Gespräch erläutert der promovierte Forscher die Potenziale von Wasserstoff und zeigt, wo es derzeit trotz ambitionierter Ziele noch hängt.

Das Thema Wasserstoff ist für viele Menschen recht abstrakt. Was macht das Molekül so besonders?   

Wasserstoff ist ein chemischer Energieträger, das heißt wir können ihn leichter lagern im Vergleich zu Strom, den wir erst umwandeln müssen. Dazu kommt, dass wir Wasserstoff mittels erneuerbarer Energien herstellen können und damit eine Alternative zum heutigen Energiesystem haben, das auf fossilen Brennstoffen basiert. Insbesondere dieser Fakt wird häufig unterschätzt.

Wo wird Wasserstoff aktuell schon verwendet und welche Rolle spielt er in der Energiewende?

Wasserstoff ist alles andere als neu und wurde bereits Mitte des 19. Jahrhunderts für Straßenlaternen verwendet. Heute ist Wasserstoff besonders in der Industrie als klassischer Energieträger im Einsatz und wird in großtechnischen Systemen in großen Mengen erzeugt. Wir brauchen das Gas zum Beispiel in unglaublichen Quantitäten, um künstlichen Stickstoffdünger herzustellen und so die Welt zu ernähren.  Das allein ist ein sehr energieintensiver Prozess, der sich im weltweiten Energieverbrauch deutlich bemerkbar macht. Wenn es uns hier gelingt, zu großen Teilen auf grünen Wasserstoff umzusteigen kann das eine große Klimawirkung haben. Eine weitere Anwendung liegt in der Mobilität. Zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen oder Zügen.

Ein großes Problem im Vergleich zu fossilen Energieträgern ist der hohe Marktpreis von grünem Wasserstoff. Wie kann sich das ändern?

Die Technologie Wasserelektrolyse, die zur Herstellung von grünem Wasserstoff verwendet wird, ist derzeit eher punktuell im Einsatz. Eine Massenproduktion von Elektrolyseuren (Anm. d. Redaktion: Anlagen, die grünen Wasserstoff herstellen) existiert noch nicht und es handelt sich dabei oft um teure Einzelstücke. Das heißt, wir können die Anschaffungskosten perspektivisch deutlich reduzieren. Ausgaben zu reduzieren und das Angebot an Wasserstoff zu erhöhen ist, jedoch nur der erste Schritt. Langfristig sollte das Ziel sein, durch eine Massenproduktion von grünem Wasserstoff einen deutlichen Kostenreduktion zu erzielen, wie wir das zum Beispiel bei Solarzellen gesehen haben. Das wäre selbstverständlich auch förderlich für den Industriestandort Deutschland, der dann eventuell eine führende Rolle beim weltweiten Export von Elektrolyseuren spielen könnte. Allerdings ist das, was ich hier beschreibe, ein sehr langer Prozess, der gerade erst anläuft.

Das Fraunhofer ISI begleitet im Rahmen eines Forschungsprojekts seit dem Jahr 2022 zwei Modellregionen in Baden-Württemberg. Dort werden verschiedene Pilotprojekte wie zum Beispiel der Aufbau von Elektrolyseuren, eine neue Wasserstoffpipeline oder der Betrieb von Wasserstofftankstellen vorangetrieben. Ein Gebiet liegt im Großraum Stuttgart und das Andere in Ostwürttemberg. Was genau ist hier der Beitrag des Fraunhofer ISI?

Das Ziel ist den Aufbau der Wasserstoffwirtschaft in diesen Gebieten zu begleiten. Das Fraunhofer ISI betreibt keine technische Forschung, sondern befasst sich mit der Entwicklung von Technologie. Für das Projekt haben wir drei Dimensionen definiert, die wir gemeinsam mit unseren Partnern, Fraunhofer IAO, IREES und ifeu, wissenschaftlich begleiten. Die ökonomische Perspektive untersucht, was wirtschaftlich Sinn macht. Dann betrachten wir zusätzlich die Umweltaspekte und untersuchen wie viel an tatsächlichen Emissionen wurde eingespart? Und zuletzt die soziale Dimension, wo wir einerseits schauen wie werden die Projekte akzeptiert und anderseits, ob wir zum Beispiel anders ausgebildete Arbeitskräfte brauchen.

Info: Herstellung von grünem Wasserstoff
Mittels der Elektrolyse werden Wassermoleküle (H₂0) in einem chemischen Prozess in ihre Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (0₂) aufgespalten. Für diesen Prozess ist unter anderem elektrische Energie, also Strom, nötig. Wenn der benötigte Strom aus regenerativen Ressourcen gewonnen wird, spricht man von grünem Wasserstoff. Laut der International Energy Agency wurden 2022 nur etwa 0,1 Prozent des weltweiten H₂-Bedarfs durch die Wasserelektrolyse hergestellt.

Und was ist Ihre persönliche Aufgabe im Rahmen des Projekts?

Ich darf die ökonomische Dimension leiten. Im Rahmen dessen haben wir auch eine allgemeine Untersuchung durchgeführt, wie zum Beispiel eine Marktanalyse oder eine Erklärung zu Elektrolyseuren. Wir versuchen die Informationen zu bündeln und der Öffentlichkeit auf unserer Website zugänglich zu machen.

Welche ökonomischen Herausforderungen konnten sie in den Modellregionen identifizieren?

Neben den Problemen, die ich bereits angesprochen habe, hatten die Modellregionen stark damit zu kämpfen, dass die Fördermittel, die sie vom Land Baden-Württemberg und der Europäischen Union erhalten haben, zu Projektbeginn festgesetzt waren. Dann kam eine heftige Inflationsphase, was für Schwierigkeiten sorgte. Im Moment ist das größte Problem der Modellregionen in meinen Augen, dass sich viele Randbedingungen nicht so entwickeln, wie es zu Beginn erwartet wurde. Ursprünglich ambitionierten Zielen wird aktuell enorm der Wind aus den Segeln genommen.

Wie genau zeigt sich das?

Die Idee, ist langfristig Wertschöpfungsketten zu etablieren und in einem kleinen Maßstab eine Ökonomie aufzubauen. Dafür braucht es viele motivierte Akteure und wenn dann einzelne Akteure, einfach aufgeben und zum Beispiel aussteigen oder ihre Produktion nach China verlagern, erschwert das dieses Ziel. Anderen Akteuren war das Geschäftsumfeld zu unsicher, weshalb sie sich unter anderem gegen den Bau einer Wasserstofftankstelle entschieden haben oder gar nicht mehr investieren wollten. In so einem Fall brechen die Pläne massiv zusammen. Insofern kämpfen die Modellregionen sehr viel mit diesen schwierigen Rahmenbedingungen.

Wie geht es in den Modellregionen weiter?

Der nächste Schritt wird sein, die verschiedenen Anlagen wie Elektrolyseure oder Pipelines tatsächlich fertigzustellen, da es hier einige Verzögerungen gab. Zusätzlich müssen konkrete Rahmenbedingungen geschaffen werden, wie die entsprechenden Einrichtungen auch über das Jahr 2027 hinaus wirtschaftlich überleben. Derzeit ist unklar, ob das aus eigener Kraft mit geschickten Geschäftsmodellen gelingt oder ob eine Anschlussförderung nötig sein wird.