Wasserstoff 

Um zu verstehen, warum Wasserstoff ein so wertvoller Baustein für die Energiewende sein kann, hilft ein Blick bis runter auf die Moleküle. „H“ ist das chemische Zeichen für Wasserstoff, abgeleitet vom lateinischen hydrogenium. Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem und Bestandteil fast aller organischen Verbindungen.

Zwei Wasserstoff- und ein Sauerstoffatom bilden zusammen die Grundlage allen Lebens auf der Erde: Wasser oder chemisch ausgedrückt H2O. Wasserstoff ist brennbar und lässt sich ähnlich wie fossiles Erdgas oder Methan als Energieträger verwenden. Anders als bei fossilen Energieträgern entsteht bei dem Verbrennungsprozess aber lediglich Wasserdampf statt umweltschädlicher Abfallprodukte wie Schwefeloxide, Kohlenstoff, Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid.

Es gibt verschiedene Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff. Um klimaschonenden, sogenannten „grünen“ Wasserstoff herzustellen, wird das Verfahren der Elektrolyse eingesetzt. Bei der Elektrolyse wird Wasser unter Einsatz von elektrischer Energie, also Strom, in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

Auch aus Erdgas und Methan kann Wasserstoff hergestellt werden: Mittels Dampfreformierung und Methanpyrolyse werden Erdgas oder Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff beziehungsweise Kohlenstoffdioxid gespalten. Aufgrund solcher Abfallprodukte sind diese Verfahren jedoch umweltschädlich. Elektrolyse ist die bessere Alternative. Diese ist zwar aufwendiger als andere industrielle Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Energieträgern. Stammt der eingesetzte Strom aber aus erneuerbaren Energiequellen, ist die Elektrolyse ein klimaneutrales Produktionsverfahren, in das nur Wasser, Sauerstoff und Wasserstoff involviert sind.

Vom kleinen Projekt bis zur nationalen Strategie für Wasserstoff – diesen Anspruch verkörpern die Projektpartner von Hyways for Future. Dabei soll Wasserstoff nachhaltig mit heimischer Energie aus regenerativen Quellen hergestellt werden. Ganz nach dem Motto: Aus der Region, für die Region. Gerade der Nordwesten Deutschlands bietet hierfür mit viel Wind die besten Voraussetzungen für eine umfangreiche Gewinnung von Strom, welcher direkt in die Produktion von nachhaltigem Wasserstoff gespeist werden kann. Der daraus gewonnene grüne Wasserstoff bietet dann umfangreiche Wege, viele unterschiedliche Bereiche nachhaltig mit Energie zu versorgen. 

HyBit (Hydrogen for Bremens industrial transformation) gilt als eines der bislang größten industriellen Projekte in der Wasserstoffwirtschaft. EWE und swb haben gemeinsam eine zehn Megawatt Elektrolyseanlage in Auftrag gegeben, die 2024 in Betrieb gehen soll. Ziel von HyBit ist es, am swb-Kraftwerksstandort Bremen Mittelsbüren mittels Elektrolyse grünen Wasserstoff herzustellen. Genutzt wird dieser für die Roheisenerzeugung und die Verarbeitung im Stahlwerk von Arcelor Mittal sowie für zukünftige Mobilitätsanwendungen. Das Gemeinschaftsprojekt legt den Grundstein für eine starke und zukunftsorientiere Wasserstoffwirtschaft im Nordwesten. Neben der Sicherung von Arbeitsplätzen innerhalb unserer Kernregion, setzen wir ein klares Zeichen für eine nachhaltige Transformation der Wirtschaft im Norden Deutschlands – und das klimafreundlich mit einer starken Perspektive für die Zukunft.

Auch der Sektor Mobilität benötigt eine umfassende Transformation. Dank grünem Wasserstoff kann die klimafreundliche Fortbewegung durch den Alltag ermöglicht werden. Eine der Vorzeigeregion in diesem Bereich wird der Landkreis Friesland, welcher zukünftig zunächst mit fünf Wasserstoffbussen einen ersten Startschuss für den klimafreundlichen Umbau des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) setzt. Die nötigen Wasserstofftankstellen werden dabei von einem eigens hierfür gegründeten Zusammenschluss betrieben, an dem EWE beteiligt ist. Friesland kann bereits heute vollständig mit erneuerbarer Energie versorgt werden – beste Voraussetzungen also für den Aufbau einer starken Wasserstoffwirtschaft.  

Mit der in Ostfriesland bestehenden Infrastruktur bietet sich Emden als großer Standort für eine erneuerbare Wasserstofferzeugung an. Die geplante 320-Megawatt-Elektrolyseanlage soll ab 2026 jährlich über eine Terrawattstunde an grünem Wasserstoff für die Region erzeugen. Somit können unter anderem rund 400.000 Tonnen Kohle, als auch 1 Millionen Tonnen CO2 bei der Stahlerzeugung eingespart werden. Der Bau der Anlage könnte dabei noch in diesem Jahr starten – vorausgesetzt die europäische Kommission genehmigt die Förderung. Die Elektrolyseanlage ist Teil des Großprojekts „Clean Hydrogen Coastline (CHC)“, bei dem Erzeugung, Transport, Speicherung und Nutzung von nachhaltigem Wasserstoff im Fokus stehen. Ziel des Projekts ist es, den Norden Deutschlands zu einem Hotspot der deutschen Wasserstoffwirtschaft zu transformieren.

Wasserstoff wird einer der zentralen Energieträger in der Zukunft werden, damit die Ziele Energiewende und Klimaneutralität erreicht werden können. Dabei sind die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff sehr vielseitig. Relevante Bereiche sind aktuell Mobilität mit Brennstoffzellen oder auch synthetische Kraftstoffe, aber auch in der Energiespeicherung wird Wasserstoff derzeit eingesetzt.

Das Institut IRENA hat statistische Daten erhoben, wie sich die Produktion der Menge an Wasserstoff weltweit bis 2050 entwickeln wird. Dabei handelt es sich um Prognosen. So wurden von 2015 bis 2018 rund 1.8 Millionen Tonnen an blauem und grünem Wasserstoff erzeugt, bereits 2030 im PE-Szenario werden es rund 19 Millionen Tonnen sein. Ein Planed-Energy-Szenario beschreibt das Referenzszenario auf Grundlage der bestehenden nationalen Energiestrategien. Im Jahr 2050 werden rund 65 Millionen Tonnen an nachhaltig erzeugtem Wasserstoff erzeugt. Bereits ab 2030 wechselt das Hauptprodukt von grünem zu blauem Wasserstoff. Hierbei wird deutlich, dass Wasserstoff ein essenzieller Bestandteil auf dem Weg zur Klimaneutralität ist.

Ähnliche Entwicklungen zeigt auch eine Studie von Greenpeace, die sich mit den Produktionskosten von Wasserstoff in Deutschland befasst. Dabei werden die Kosten in ct/kWh Wasserstoff angegeben und nach Farbe des Wasserstoffs unterschieden. Befinden wir uns im Jahr 2019 noch bei 16,5 ct/kWh, wird der Preis im Jahr 2030 bereits auf 12 ct/kWh fallen. Die Studie endet mit einer Preisentwicklung im Jahr 2050, wo der Preis für eine Kilowattstunde Wasserstoff bei rund 9 ct liegt.

Beide Studien zahlen auf das Vorgehen von EWE ein. Der Konzern sieht Wasserstoff als einen der wichtigsten Energieträger in der Zukunft. Bereits heute stellt EWE die Weichen auf Zukunft. Dieses Verständnis bringt den Konzern mit unterschiedlichen Pilotprojekten auf den Weg, nationaler und internationaler Pionier der Wasserstoffwirtschaft zu werden.

Wetterabhängig bereitstehender Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind kann in den speicherbaren Energieträger Wasserstoff umgewandelt werden, der zudem für vielfältige Einsatzzwecke von Mobilität bis Heizung eingesetzt werden kann.

Gerade in der EWE-Region im Nordwesten fließen schon jetzt über 90 Prozent Strom aus erneuerbaren Energien durch die Netze. Das flache Land und die Küstenregionen bieten optimale Voraussetzungen für eine reiche Ausbeute von Windstrom an Land. Auch die großen Offshore-Windparks liefern reichlich Strom aus dem Meer ans Festland.

Immer wieder produziert die Region zeitweise mehr Energie als die Menschen und Unternehmen überhaupt verbrauchen können. Hier können Wasserstoff-Elektrolyseure als flexible Verbraucher helfen, Erzeugungsspitzen abzufangen – ist zu viel Strom aus Sonne und Wind im Netz, laufen die Elektrolyseure auf Hochtouren; bei Flaute schalten sie ab.

Wenn elektrischer Strom zur Wasserstoffgewinnung eingesetzt wird, entsteht ein Energieträger, der im Verkehr, in der Industrie, in Kraftwerken oder als Heizenergie eingesetzt werden kann. Die separaten Bereiche der Energiewirtschaft sind dadurch plötzlich miteinander verbunden. Der Fachbegriff dafür lautet Sektorkopplung. Aufgrund dieser Vielseitigkeit von Wasserstoff wird er häufig als Energieträger der Zukunft bezeichnet.

Energie aus erneuerbaren Quellen kommt über die Sektorkopplung auch in Bereiche wie Verkehr und Industrie, die bislang noch stark von fossilen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas dominiert werden. Die globalen Klimaschutzziele sind jedoch nur erreichbar, wenn es gelingt, auch die Bereiche, die in Sachen Klimaschutz noch hinterherhinken, nach und nach grüner zu machen.

Aus Sicht von EWE kann Wasserstoff sinnvoll in der Industrie und im Fern- und Schwerlastverkehr eingesetzt werden. Gerade im Sektor Verkehr schließt Wasserstoff durch seine Nutzung in Brennstoffzellen damit eine Lücke zur vergleichsweise schonenden Elektromobilität, die besonders auf kurzen und mittleren Strecken im Personenverkehr geeignet ist.