Dezentral Erneuerbar: Lokal erzeugter, grüner Wasserstoff stärkt die Industrie

16.05.2022 – Dezentral aus Erneuerbaren Energien erzeugter, grüner Wasserstoff kann signifikant zum Erreichen der Klimaziele in Deutschland beitragen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) zur dezentralen Wasserstofferzeugung und -nutzung im industriellen Umfeld Baden-Württembergs. Wichtig ist, dass Produktion und Verteilzentren an strategisch vorteilhaften Standorten ausgebaut werden.

Erneuerbare Energien vor Ort nutzen

In der Studie wurde untersucht, nach welchen Kriterien Standorte für Verteilzentren von Wasserstoff ausgewählt werden sollten. Die Wasserstofferzeugung sollte dafür möglichst nah an den Verteilzentren angesiedelt und der Weg zum Verbraucher kurz sein. Ein idealer Standort wäre der Studie zufolge deshalb dort, wo sowohl Industrie ansässig ist als auch Erneuerbare Energien verfügbar sind.

Die Energie vor Ort zu produzieren, minimiert die Transportkosten des Stroms. Regenerative Energien, besonders Solar-, Wind- oder Wasserkraft vor Ort lieferten dann den Ökostrom, der zum Beispiel für die Elektrolyse des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff benötigt wird. Die Studie sieht speziell für die Industrie etablierte Wasserstoff-Hubs (I-H2-Hubs) mit internem Stromnetz und entsprechenden Speicherkapazitäten vor. So könnten Erneuerbare Strom für die Elektrolyse bereitstellen, ohne dass Netzanschlusskosten für die Erneuerbaren Erzeugungsanlagen entstehen.

Ortsansässige Industrie, die Prozesswärme, Hochtemperaturprozesse oder Wasserstoffgas benötigt, sollte möglichst nah angesiedelt sein. Auch die Verkehrsinfrastruktur spielt eine Rolle. Ein Netz an stark befahrenen Straßen wäre ideal, da dann Wasserstoff-Tankstellen für LKW sinnvoll werden. In der Studie wird davon ausgegangen, dass der Bedarf an Wasserstoff-LKW und einer entsprechenden Beladungsinfrastruktur in den nächsten Jahren deutlich steigen wird.

Wofür grüner Wasserstoff gebraucht wird

Wasserstoff wird sowohl als Energieträger als auch als Stoff in verschiedenen Industrieprozessen benötigt. Als Energieträger kann Wasserstoff Erdgas ersetzen, das für die Erzeugung von Prozesswärme oder Hochtemperaturprozesse benötigt wird. Dazu gehört die Herstellung von Eisen, Stahl und Aluminium, für die Temperaturen von bis zu 3.500 Grad gebraucht werden. Auch für die Herstellung von nichtmetallischen Mineralien wie Zement, Kalk, Glas, Ziegel und Gips oder auch in der Lebensmittel- und Papierindustrie könnte Wasserstoff Erdgas als Energielieferant ersetzen.

Als Stoff ist Wasserstoff vor allem in der Chemieindustrie bedeutend, wo er am häufigsten zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel verwendet wird. Weitere Einsatzfelder sind die Mineralöl- und Metallindustrie. Neben dem industriellen Nutzungspotenzial wird in der Studie auch das Potenzial für Wasserstofffahrzeuge im Schwerlasttransport miteinbezogen.

Die Studie untersucht beispielhaft das Nutzungspotenzial von grünem Wasserstoff zusammen mit der Verfügbarkeit von Erneuerbaren Energien in Baden-Württemberg. Die Forscher gehen dabei davon aus, dass nur landeseigene Freiflächen für den Ausbau der Erneuerbaren genutzt werden. Wie viel Wasserstoff vor Ort kurzfristig bis 2025 und mittelfristig bis 2030 benötigt werden könnte, wurde in Gesprächen mit Experten aus Industrie, Verbänden und Forschung abgeschätzt. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass über einen Zeitraum von 10 Jahren 30 Prozent der fossilen Energien mit regional erzeugtem Grünem Wasserstoff ersetzt werden könnte. Investitionen würden sich ebenfalls innerhalb weniger Jahre amortisieren.

Resilienz stärken, Abhängigkeiten verringern

„Die Nutzung von Grünem Wasserstoff ist ökologisch und ökonomisch sinnvoll“, so Jürgen Henke, Leitautor der Studie. „Wasserstoff, der mit Hilfe regenerativer Energien gewonnen wird, lässt sich für verschiedene industrielle Prozesse nutzen, die Herstellung ist klimaneutral und verringert die Abhängigkeit von Gasimporten.“

Der Aufbau einer dezentralen Wasserstoffinfrastruktur nutze dabei allen. Die Industrie werde gegen Preissteigerungen auf dem Energiemarkt oder Versorgungsengpässe abgesichert, Luft und Klimabilanz verbessert und Arbeitsplätze sicherer. Die Autoren der Studie gehen davon aus, dass die erarbeiteten Kriterien zur Standortvergabe und Modelle für alle Bundesländer sowie andere Regionen Europas verwendet werden können. jb