Laut einer neue Studie von Danfoss, ein dänischer Anbieter von Lösungen zur Reduzierung von Emissionen und Energieverbrauch, wird die Herstellung von Wasserstoff bis 2050 mehr als die Hälfte des heutigen Strombedarfs verbrauchen. Danfoss fordert einen differenzierten Ansatz für grünen Wasserstoff, da dieser eine entscheidende Rolle bei der Abkehr von fossilen Brennstoffen spielen wird. Zudem muss verstärkt darauf geachtet werden, wie grüner Wasserstoff am effizientesten genutzt und produziert werden kann, um die Kosten und den Bedarf an erneuerbaren Energien zu senken.
Strategische Ansätze für die Nutzung grünen Wasserstoffs
Entscheidend dabei ist, Wasserstoffproduktion als begrenzte Ressource anzuerkennen und sie strategisch auf Sektoren zu verteilen, die sonst nur schwer dekarbonisiert werden können - wie die Schwerindustrie und der Langstreckentransport.
"Das Potenzial von Wasserstoff als sauberer Energieträger ist immens", sagt Mika Kulju, Präsident von Danfoss Power Electronics and Drives . "Aber er muss effizient hergestellt werden, um die Kosten zu minimieren, und wir müssen ihn mit Bedacht einsetzen. Um seine Wirkung zu maximieren, was von größter Bedeutung ist, sollte grüner Wasserstoff in Sektoren eingesetzt werden, in denen es nur wenige Alternativen zu fossilen Brennstoffen gibt, um die Treibhausgasemissionen so weit wie möglich zu reduzieren."
Da für die Herstellung von grünem Wasserstoff große Mengen an Elektrizität benötigt werden, ist die Energieeffizienz bei der Herstellung von entscheidender Bedeutung für die Nachhaltigkeit. Während bei den derzeitigen Umwandlungsprozessen für grünen Wasserstoff ein Energieverlust von etwa 30 Prozent auftritt, kann dieser Verlust mit der vorhandenen Technologie minimiert werden. Effiziente Wandler, die Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) für Elektrolyseure umwandeln, können beispielsweise den Gesamtwirkungsgrad der Produktion um etwa 1 Prozent erhöhen. Eine Einsparung von 1 Prozent des Strombedarfs für Wasserstoff im Jahr 2050 mag gering erscheinen, reicht aber aus, um London fast vier Jahre lang mit Strom zu versorgen.
Steigerung der Energieeffizienz durch Rückgewinnung überschüssiger Wärme
Wasserstoff ist ein vielversprechender Bestandteil der Klimastrategien vieler Länder, und weltweit laufen bereits umfangreiche Förderprogramme. Dennoch ist rasches Handeln erforderlich. Um die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen, muss die weltweite Elektrolysekapazität bis 2030 auf über 550 GW ausgebaut werden. Die Produktion von grünem Wasserstoff könnte bis 2030 massiv ansteigen, aber Kostenprobleme behindern ihre Nutzung.
Die Internationale Energieagentur (IEA) geht in ihrem jüngsten Bericht über erneuerbare Energien davon aus, dass die Kapazität für wasserstoffbetriebene erneuerbare Energien zwischen 2022 und 2028 um 45 GW steigen wird. Dies sind etwa 35 Prozent weniger als noch vor einem Jahr prognostiziert, da die Umsetzung in die Praxis nur langsam voranschreitet. "Wasserstoff ist kein Allheilmittel, aber wir müssen die kosteneffiziente und umweltfreundliche Wasserstoffproduktion beschleunigen, denn es besteht kein Zweifel, dass Wasserstoff eine entscheidende Rolle bei der Energiewende spielen wird", erklärt Mika Kulju.
Die Rückgewinnung überschüssiger Wärme aus der Elektrolyse ist eine weitere wichtige Maßnahme zur Steigerung der Energieeffizienz. Bei der Wasserstoffproduktion fallen große Mengen an Abwärme an. Allein in der EU können bis 2030 rund 114 TWh zurückgewonnen werden – genug, um den derzeitigen Heizbedarf der deutschen Haushalte mehr als zweimal zu decken. Mika Kulju ergänzt: "Das Potenzial der Abwärmenutzung aus der Elektrolyse ist so groß, dass es ein schwerer politischer Fehler wäre, es bei der Planung der zukünftigen Energieinfrastruktur nicht zu berücksichtigen. Deshalb ist es so wichtig, die richtigen regulatorischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für eine effiziente großmaßstäbliche Einführung von Wasserstoff zu schaffen."
Die wichtigsten Ergebnisse
Das neue Impact-Papier von Danfoss, "Grüner Wasserstoff: Ein kritischer Balanceakt" stellt einen ausgewogenen Ansatz für Wasserstoff vor, bei dem Effizienz und Erschwinglichkeit eine zentrale Rolle spielen.
- Bis 2050 wird mehr als die Hälfte des heutigen Strombedarfs für die Wasserstoffproduktion benötigt.
- Grüner Wasserstoff sollte als begrenzte Ressource betrachtet und vorrangig in Sektoren eingesetzt werden, die sonst nur schwer zu dekarbonisieren sind.
- Derzeit konzentriert sich die Nutzung von Wasserstoff auf traditionelle Anwendungen, aber eine rasche Ausweitung auf Sektoren, die schwer zu dekarbonisieren sind, wie die Schwerindustrie und der Fernverkehr, ist notwendig.
- Grüner Wasserstoff muss effizient hergestellt werden, indem Kosten, Energieverluste und Energiebedarf bei der Herstellung minimiert werden.
- Bei der Umwandlung von Elektrizität in Wasserstoff gehen derzeit etwa 30 Prozent der Energie verloren, aber es gibt bereits Technologien, mit denen dieser Verlust verringert werden kann.
