Die Klimaneutralität, zu der sich Deutschland und die EU verpflichtet haben, verlangt bis 2050 eine völlige Abkehr von fossilen Brenn- und Kraftstoffen. Eine Substitution durch direkte Nutzung erneuerbarer Energien ist bislang aber nicht in allen Bereichen – etwa in der Luft- und Schifffahrt oder der Grundstoffchemie – aufgrund der hohen benötigten Energiedichten oder verfahrenstechnisch möglich. Hier kommen grüner Wasserstoff oder daraus erstellte grüne Syntheseprodukte wie Methanol, Methan oder Ammoniak ins Spiel.

Da für eine grüne Wasserstoffproduktion in Deutschland und der EU aber nicht ausreichend günstiger erneuerbarer Strom zur Verfügung steht, wird derzeit der Import von nachhaltig produziertem grünen Wasserstoff und Syntheseprodukten diskutiert. Länder mit günstigen klimatischen Bedingungen könnten diese Produkte kostengünstig auf Basis erneuerbarer Stromproduktion herstellen und nach Deutschland oder in andere Länder exportieren. Deutschland bliebe damit auch in Zukunft ein großer Energieimporteur, was weitreichende Konsequenzen nach sich zieht, die frühzeitig reflektiert werden sollten.

Neuer Policy Brief zum Thema Wasserstoff-Import

Vor diesem Hintergrund veröffentlicht das Fraunhofer ISI den neuen Policy Brief »Chancen und Herausforderungen beim Import von grünem Wasserstoff und Syntheseprodukten«. Dessen Ziel ist es, deutlich über die bisher diskutierten techno-ökonomischen Fragen eines künftigen Wasserstoffimportes hinauszublicken und die Thematik aus allen möglichen Blickwinkeln zu diskutieren. Die Themen Klimaneutralität und Nachhaltigkeit, die technischen und ökonomischen Potenziale, aber auch Kapitalverfügbarkeit, Governance und lokale Auswirkungen werden dabei behandelt.

So beleuchtet der Policy Brief, dass grüner Wasserstoff stofflich in der Stahlerzeugung, in Raffinerieprozessen, in der Grundstoffchemie oder energetisch zur Prozesswärmeerzeugung in verschiedenen Industrieanwendungen wie der Glas- oder Papierindustrie einsetzen lässt, um CO₂-neutral zu produzieren. Schwieriger gestaltet sich der Wasserstoffeinsatz derzeit bei Anwendungen mit hohen Energiedichten wie im internationalen Flug- oder Seeverkehr. Hier ist man auf Syntheseprodukte von Wasserstoff für eine Treibhausgasminderung angewiesen. Allerdings benötigt man hierfür weitere Umwandlungsschritte sowie CO₂ und ist bei den Anwendungen auf Verbrennungsprozesse angewiesen, was zu weiteren Effizienzverlusten und Kosten führt.

Eckpunkte eines zukünftigen Marktes

Neben Fragen zur Treibhausgasminderung skizziert der Policy Brief zudem Eckpunkte eines zukünftigen Marktes für den Wasserstoffimport in Deutschland und Europa, der zwischen 100 und 700 Milliarden Euro pro Jahr liegen dürfte. Die Spannbreite kommt dadurch zustande, dass noch Unklarheit bezüglich der möglichen Anwendungsbereiche des Wasserstoffs und der daraus abgeleiteten Energieträger besteht. Ein Import gilt aber als notwendig, weil die Potenziale für erneuerbare Energien in Deutschland und der EU aufgrund der Verfügbarkeit, der Wirtschaftlichkeit und der Akzeptanz sehr wahrscheinlich nicht ausreichen, um den künftigen Wasserstoffbedarf kosteneffizient zu decken.

Neben vielen Potenzialen bringt der Wasserstoffimport auch Herausforderungen mit sich. So gilt es zunächst entsprechende Produktions- und Transportkapazitäten aufzubauen, die zeit- und kapitalintensiv sind. Um mögliche neue Importrisiken gering zu halten, sollten langfristige partnerschaftliche Beziehungen zu demokratisch, politisch und wirtschaftlich stabilen Produktionsländern aufgebaut werden. Dabei ist es auch wichtig, Nachhaltigkeitskriterien zu entwickeln und anzuwenden, damit diese Länder ihre eigenen energie- und klimapolitischen Ziele erreichen können. Maßnahmen wie Investitionsförderinstrumente oder eine gesicherte Wasserstoffnachfrage können dabei helfen, für die Exportländer attraktive Marktbedingungen für die Wasserstoffproduktion und den Transport zu schaffen. Und nicht zuletzt sind entstehende Arbeitsplätze in den Produktionsländern und der Ausbau lokaler Wertschöpfung zentrale Treiber für den Aufbau einer global vernetzten Wasserstoffwirtschaft.

Besonders wichtig ist es, die Wasserstoffwirtschaft in die generelle Governance der Transformation des Energiesystems einzubinden. Hieraus ergibt sich ein hierarchisches »Energy-Efficiency-First«-Prinzip, welches der Reduzierung der Energienachfrage, der Dekarboniserung des Stromsektors mit Erneuerbaren sowie deren direkter Nutzung Vorrang einräumt vor der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft. Auswirkungen der Umwandlungsverluste bei der Wasserstofferzeugung lassen sich dadurch begrenzen.

Fragen der Technologiesouveränität bei Wasserstofftechnologien

Aus Sicht der importierenden Länder geht der Policy Brief zudem auf Fragen der Technologiesouveränität bei Wasserstofftechnologien ein und bewertet sie. Für Deutschland und Europa scheint dabei eine Gefährdung eher hinsichtlich der Verlässlichkeit der Exportländer von grünem Wasserstoff gegeben als bezüglich des Zugangs zu bestehenden Technologien. Umgekehrt liegen aus Sicht vieler Exportländer sowohl das verfügbare Technologiewissen als auch die Hersteller der Technologien im Ausland, weshalb es eine Erweiterung des Konzeptes der Technologiesouveränität um die Perspektive der Entwicklungsländer braucht.

Prof. Dr. Martin Wietschel, der am Fraunhofer ISI das Competence Center Energietechnologien und Energiesysteme leitet und alle Forschungsarbeiten rund um das Thema Wasserstoff koordiniert, bilanziert abschließend: »Der Import von grünem Wasserstoff wird in seiner Komplexität aktuell noch zu wenig verstanden und die Herausforderungen sowie die künftig noch zu lösenden Aufgaben deshalb teilweise unterschätzt. Daher sollte ein möglicher Wasserstoff-Import und dessen Konsequenzen umfassend analysiert werden, wozu unser Policy Brief einen Beitrag leisten möchte.«

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der fundierten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.