Gr\u00fcner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom ist f\u00fcr das Erreichen der Klimaneutralit\u00e4t von einzigartigem Wert. Er kann fossile Brennstoffe in der Industrie oder im Fernverkehr ersetzen, dort wo eine direkte Elektrifizierung nicht m\u00f6glich ist. Doch selbst wenn die Produktionskapazit\u00e4ten so schnell wachsen wie Wind- und Solarenergie, bleibt die Versorgung mit gr\u00fcnem Wasserstoff kurzfristig knapp und langfristig unsicher, wie eine neue Studie in \u201aNature Energy\u2018 zeigt.<\/p>\n\n\n\n
Weltweit wird gr\u00fcner Wasserstoff bis 2035 wahrscheinlich weniger als 1% der Endenergie liefern, w\u00e4hrend die Europ\u00e4ische Union die 1 %-Marke schon etwas fr\u00fcher, etwa 2030, erreichen k\u00f6nnte. Insbesondere der Plan der EU f\u00fcr 2030, 10 Millionen Tonnen gr\u00fcnen Wasserstoff \u201amade in Europe\u2018 zu liefern, wird damit nicht zu erreichen sein, es sei denn, die politischen Entscheidungstr\u00e4ger k\u00f6nnen ein Wachstum f\u00f6rdern, das f\u00fcr Energietechnologien beispiellos ist. Bis 2040 ist ein Durchbruch zu h\u00f6heren Anteilen von gr\u00fcnem Wasserstoff wahrscheinlicher, aber es herrschen gro\u00dfe Unsicherheiten, die die heutigen Investitionsrisiken erh\u00f6hen.<\/p>\n\n\n\n
Die Geschichte zeigt jedoch, dass notfall\u00e4hnliche politische Ma\u00dfnahmen zu wesentlich h\u00f6heren Wachstumsraten f\u00fchren k\u00f6nnten, was den Durchbruch beschleunigen und die Wahrscheinlichkeit der k\u00fcnftigen Verf\u00fcgbarkeit von Wasserstoff erh\u00f6hen w\u00fcrde.<\/p>\n\n\n\n
Ein Durchbruch ist keine Selbstverst\u00e4ndlichkeit – politische Ma\u00dfnahmen sind erforderlich<\/h5>\n\n\n\n
Er hat in den letzten Jahren eine Welle der Begeisterung ausgel\u00f6st und spielt eine zentrale Rolle bei der Erm\u00f6glichung vieler Netto-Null-Emissionsszenarien: Gr\u00fcner Wasserstoff und daraus erzeugte Treibstoffe basieren auf erneuerbarem Strom und werden durch einen Prozess namens Elektrolyse hergestellt, bei dem die Wassermolek\u00fcle H2O in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden. „Ein gro\u00dfer Teil der Debatte und Forschung \u00fcber Wasserstoff drehte sich um nachfragebezogene Fragen nach geeigneten Anwendungen, M\u00e4rkten und Sektoren. Aber bisher hat noch keine Studie mit Blick auf das Angebot von Wasserstoff den Engpass m\u00f6glicher Ausbaupfade f\u00fcr die Elektrolyse analysiert – eine noch junge Technologie, die rasche Innovation und Verbreitung erfahren muss, um ihr Potenzial f\u00fcr den Klimaschutz zu entfalten“, erkl\u00e4rt der Studien-Leitautor Adrian Odenweller vom Potsdam-Institut f\u00fcr Klimafolgenforschung (PIK).<\/p>\n\n\n\n
Die heutigen Elektrolyseure sind meist klein und werden einzeln hergestellt; dennoch muss die weltweite Kapazit\u00e4t bis 2050 um das 6000-8000-fache wachsen, um zu Klimaneutralit\u00e4tsszenarien beizutragen, die mit dem Pariser Abkommen vereinbar sind. Im Vergleich hierzu ist die f\u00fcr die Klimaziele gleichzeitig erforderliche Verzehnfachung der Mengen gr\u00fcnen Stroms geradezu mickrig. Mithilfe einer Computersimulation zur Verbreitung von Energietechnologien und der Untersuchung tausender m\u00f6glicher Welten untersuchte das Forschungsteam die Wahrscheinlichkeit und Durchf\u00fchrbarkeit des Ausbaus der Elektrolysekapazit\u00e4ten.<\/p>\n\n\n\n
„Der breite Erfolg von gr\u00fcnem Wasserstoff ist keineswegs selbstverst\u00e4ndlich. Selbst wenn die Elektrolysekapazit\u00e4ten in Zukunft so schnell wachsen w\u00fcrde wie in der Vergangenheit Wind- und Solarenergie, gibt es deutliche Hinweise auf kurzfristige Knappheiten und eine langfristige Unsicherheit bei der Verf\u00fcgbarkeit von gr\u00fcnem Wasserstoff“, sagt PIK-Mitautor Falko Ueckerdt. „Beides hemmt Investitionen in Infrastruktur und Anwendungstechnologien, was das Potenzial von gr\u00fcnem Wasserstoff verringert und die Klimaziele gef\u00e4hrdet.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Notfall\u00e4hnliche Ma\u00dfnahmen der Politik k\u00f6nnten Durchbruch beschleunigen<\/h5>\n\n\n\n
\u201eZwar macht dies den gr\u00fcnen Wasserstoff aus politischer Sicht zu einer riskanten Wette\u201c, so Ueckerdt. \u201eAber historische Analogien deuten darauf hin, dass notfall\u00e4hnliche politische Ma\u00dfnahmen zu wesentlich h\u00f6heren Wachstumsraten f\u00fchren k\u00f6nnten, was den Durchbruch beschleunigen und die Wahrscheinlichkeit der zuk\u00fcnftigen Verf\u00fcgbarkeit von Wasserstoff erh\u00f6hen w\u00fcrde.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Zu solchen Analogien geh\u00f6ren Situationen der Mobilisierung in Kriegen(z. B. US-Flugzeuge oder \u2013Schiffe im Zweiten Weltkrieg); massive \u00f6ffentliche Investitionen und zentrale Koordinierung (z. B. Kernkraft in Frankreich oder Hochgeschwindigkeitsz\u00fcge in China); oder die marktgesteuerte Einf\u00fchrung hochgradig modularer IT-Innovationen mit geringem Koordinierungsbedarf (z. B. Internet-Hosts oder Smartphones).<\/p>\n\n\n\n
Die F\u00f6rderung schneller Investitionen in gr\u00fcne Wasserstoffversorgungsketten, die ungew\u00f6hnlich hohe Wachstumsraten bei der Elektrolyse erm\u00f6glichen, so die Autoren, w\u00fcrde den Machbarkeitsraum \u00fcber das hinaus erweitern, was bei Energietr\u00e4gern wie Wind und Sonne der Fall war. „Dies k\u00f6nnte den Teufelskreis aus unsicherem Angebot, unzureichender Nachfrage und unvollst\u00e4ndiger Infrastruktur durchbrechen und ihn in einen positiven R\u00fcckkopplungsmechanismus verwandeln, bei dem jede Komponente die andere unterst\u00fctzt. Die Probleme kurzfristiger Knappheit und langfristiger Ungewissheit sind zwei Seiten derselben Medaille \u2013 und k\u00f6nnten durch eine st\u00e4rkere politische Unterst\u00fctzung, die gemeinsame Erwartungen an ein schnelles Wachstum weckt, gemeinsam gel\u00f6st werden“, sagt Mitautor Gregory Nemet von der University of Wisconsin-Madison.<\/p>\n\n\n\n
Politische Ma\u00dfnahmen, die eine rasche Einf\u00fchrung von Elektrolyseuren mit Kapazit\u00e4ten im Gigawattbereich in den kommenden Jahren in Gang bringen, k\u00f6nnten dazu beitragen, erhebliche Innovations- und Skalierungseffekte freizusetzen und gr\u00fcnem Wasserstoff zu erm\u00f6glichen, die Nachfrage in Sektoren zu decken, die f\u00fcr eine direkte Elektrifizierung nicht zug\u00e4nglich sind, so die Studie. In Verbindung mit dem Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien k\u00f6nnte dies das Fenster f\u00fcr eine breitere und wichtigere Rolle des Wasserstoffs in einem klimaneutralen Energiesystem offen halten.<\/p>\n\n\n\n
Gegen Klimarisiken \u201es\u00e4mtliche kohlenstoffreie Technologien gleichzeitig einsetzen\u201c<\/h5>\n\n\n\n
Politische Entscheidungstr\u00e4ger sollten sich jedoch dar\u00fcber im Klaren sein, dass die Gefahr besteht, dass das Potenzial von gr\u00fcnem Wasserstoff von vielen Akteuren \u00fcbersch\u00e4tzt wird, so PIK-Mitautor Gunnar Luderer: „Selbst bei einer g\u00fcnstigen Entwicklung in absehbarer Zukunft wird das Wasserstoffangebot viel zu knapp sein, um die Nutzung fossiler Brennstoffe in wirklich gro\u00dfem Umfang zu ersetzen. Politische Entscheidungstr\u00e4ger sollten Anreize f\u00fcr den Einsatz von Wasserstoff in Sektoren schaffen, in denen es keine anderen Alternativen gibt, wie beispielsweise in der Stahlindustrie. Wasserstoff darf jedoch nicht als Vorwand dienen, um die Einf\u00fchrung anderer, leicht verf\u00fcgbarer sauberer Optionen wie Elektromobilit\u00e4t oder W\u00e4rmepumpen zu verz\u00f6gern. Um den Aussto\u00df von Treibhausgasen wirksam zu reduzieren und die Klimarisiken zu begrenzen, m\u00fcssen wir s\u00e4mtliche wichtigen kohlenstofffreien Technologien gleichzeitig und mit voller Kraft einsetzen.<\/p>\n\n\n\n