Straßengüterverkehr: Status quo Wasserstoff

In Kürze Auf dem Weg hin zu grünen Transporten kommt man notgedrungen auch am Treibstoff Wasserstoff vorbei. Es zeigt sich, dass das blinde Vertrauen, das viele in den Stoff haben, unberechtigt ist. Stattdessen deutet vieles darauf hin, dass Wasserstoff im Güterverkehr einen schweren Stand haben wird. Wasserstoff ist vermeintlich die perfekte Lösung. Nehmen wir den Straßengüterverkehr als Beispiel: Welche Probleme haben wir mit dem Diesel? Er ist endlich und emittiert bei seiner Verwendung unerwünschte Stoffe in die Umwelt. All das trifft auf Wasserstoff nicht zu: Das Element ist mit Abstand am häufigsten auf der Erde, ja sogar im gesamten Sonnensystem anzutreffen, es ist ein hervorragender Energieträger und bei seiner Verwendung entstehen keine umweltschädlichen Produkte. Folgerichtig, so möchte man meinen, setzen viele im Hinblick auf die zu erreichenden Klimaziele große Hoffnung auf das kleinste Element, das wir kennen. Die große Zukunft steht bevor Entsprechend hat sich auch die Bundesregierung schon seit einigen Jahren auf das Thema Wasserstoff eingeschossen. Mediale Aufmerksamkeit erlangte er im Vergleich mit Flüssigkeiten: Ex-Verkehrsminister Andreas Scheuer kürte Wasserstoff zum "Tafelwasser der Energieträger", die Energieökonomin Claudia Kemfert bezeichnete ihn als "Champagner der Energiewende". Politisch ertragreicher waren die Festlegung einer nationalen Wasserstoffstrategie unter der großen Koalition sowie die Gründung des Nationalen Wasserstoffrates, der die Regierung und ihre Fachgremien bei der richtigen Strategie unterstützen soll. Was aus den Zielen (Details ab Seite 60) hervorgeht: Wasserstoff wird in Deutschland Zukunft haben. Es gibt etliche Anwendungsfelder und eines davon könnte unter Umständen der Straßengüterverkehr sein. Für den Moment zeichnen sich dort zwei denkbare Technologien ab: Fast alle großen Lkw-Hersteller tüfteln einer VR-Umfrage nach an elektrischen Antrieben mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle. Vereinzelt laufen zudem Versuche mit H2-Verbrennern. Dass es irgendwann funktionierende Brennstoffzellen-Lkw auf dem Markt geben wird, ist wahrscheinlich. Seit zwei Jahren touren in der Schweiz Fahrzeuge des Herstellers Hyundai; scheinbar problemlos laut Teilnehmern des Pilotprojektes. Und auch ein Prototyp von Daimler Truck absolvierte kürzlich gelungene Testfahrten mit Beladung über den Brennerpass. Eigenleistung höher angesetzt Komplizierter ist die Frage, ob es in Deutschland genügend grünen Wasserstoff geben wird und wie er zum Verbraucher gebracht werden soll. Der Nationale Wasserstoffrat geht in seiner aktuellen Schätzung für das Jahr 2030 von einem Wasserstoffbedarf von 56 bis 93 Terawattstunden (TWh) aus - H2 aus erneuerbaren Quellen, versteht sich. Deutschlands Eigenleistung davon wurde erst kürzlich in einem Update der Nationalen Wasserstoffstrategie nach oben korrigiert: Zehn Gigawatt Elektrolysekapazität sollen bis 2030 auf deutschem Boden zur Verfügung stehen. In diesen Dimensionen lohnt es sich, auch einmal die Umrechnung anzustellen: Ein Terawatt entspricht 1000 Gigawatt respektive 1.000.000 Megawatt. Der deutsche Beitrag zum eigenen Bedarf liegt also im Promillebereich, sollte aber nicht unterschätzt werden, denn hierzulande produzierter Wasserstoff lässt sich verhältnismäßig leicht von A nach B bringen, was für Produktionen an anderen Orten nicht unbedingt gilt (später mehr dazu). Das Unternehmen Enertrag ist ein Energieversorger, der künftig einer der vielen Produzenten des begehrten Produktes sein könnte. Schon heute verkauft der Betreiber einiger Windparks in Europa auch grünen Wasserstoff. "Vor fünf Jahren sind wir massiv in das Geschäftsmodell eingestiegen, haben Personal eingestellt und Know-how aufgebaut", berichtet Vertriebsleiter Thomas Barkmann. Das Konzept von Enertrag sieht vor, dass in den Momenten, in denen der Strom günstig ist, die Elektrolyseure laufen und damit günstigen grünen Wasserstoff herstellen. "Diesen können wir entweder verkaufen oder rückverstromen, wenn der Strom sehr teuer ist", so Barkmann. Das mit dem Verkauf scheint sich allerdings noch als etwas kompliziert herauszustellen. Laut Barkmann kostet grüner Wasserstoff heute etwa vier bis fünf Mal so viel wie die graue (also aus fossilen Rohstoffen hergestellte) Variante, die Nachfrage nach der umweltfreundlichen Art sei deshalb noch nicht wirklich hoch. Das kann sich allerdings schnell ändern, spätestens wenn der Preis aufgrund des Markthochlaufes sinkt. Diesen bereitet Enertrag laut Barkmann gerade vor: "Wir wollen bis 2030 Elektrolyseure mit einer Gesamtleistung von rund 500 Megawatt in Betrieb haben. Wir sind gerade dabei die ersten Projekte mit rund vier Megawatt in Betrieb zu nehmen." Die Zahlen verdeutlichen, dass Deutschland einen erheblichen Importbedarf für grünen Wasserstoff vor der Brust hat, weshalb sich Energieversorger schon heute an die Sicherung erster internationaler Geschäfte machen. Enertrag ist an einem Projekt in Namibia beteiligt, wo einmal bis zu eine Million Tonnen Ammoniak pro Jahr produziert werden sollen. Das Wasserstoff-Derivat lässt sich leichter transportieren und ist unter anderem ein wichtiger Rohstoff für die Chemieindustrie. Wasserstoff im Verkehr? Ja, gerne! Was die möglichen Abnehmer angeht, so ist Barkmann als Vertriebsleiter naturgemäß flexibel. Kurz- und mittelfristig sei man von der Entwicklung im Mobilitätsbereich abhängig, langfristig kämen eher Direktabnehmer aus der Industrie als Kunden infrage. Für Enertrag wäre es gut, wenn der Wasserstoff seinen Weg in die Mobilität findet, denn dort gebe es verlässliche und kalkulierbare Absätze. Mobilität heißt allerdings nicht zwingend Güterverkehr. Benedikt Wirmer leitet im Wirtschaftsverband Fuels und Energie -En2x genannt - den Bereich Energie- und klimapolitische Regulierung und sagt: "Noch ist nicht abzuschätzen, welche Rolle Wasserstoff im Straßengüterverkehr spielen wird - das Rennen um die klimafreundliche Antriebsenergie hat gerade erst begonnen. Was wir sicher sagen können, ist: Neben der Nutzung von grünem Wasserstoff im Straßengüterverkehr gibt es auf jeden Fall weitere Abnehmer, etwa aus der Industrie." Generell gibt es nämlich viele Möglichkeiten, Wasserstoff in der Mobilität einzusetzen. So sind regenerative Kraftstoffe für Flugzeuge oder Schiffe auf den Rohstoff angewiesen, auch die viel diskutierten und von der FDP vorangetriebenen E-Fuels für Pkw benötigen ihn. Wirmer glaubt deshalb, dass im Straßengüterverkehr vor allem der Markt entscheiden werde, ob wasserstoffbetriebene Lkw eine Zukunft haben. "Dazu braucht es aber zunächst eine Vielfalt an Angeboten, die sich dann in der Praxis bewähren können", so der Experte bei En2x. Verband sieht enorme Kraftanstrengung Bei der Frage nach den definierten Zielen ist man auch bei En2x der Meinung, dass diese "enorm anspruchsvoll" seien und passende politische Rahmenbedingungen erfordern. In der Nationalen Wasserstoffstrategie erkennt Wirmer "noch Lücken", denn es reiche nicht aus, kleinteilige und komplexe Pilotprojekte zu fördern. Es brauche eine Strategie mit verlässlichen Rahmenbedingungen, Förderungen und langfristiger Investitionssicherheit. Auch der Wasserstoff-Verbrennungsmotor kann Wirmer zufolge ein Teil der Lösung sein, es müsse allerdings noch abgewartet werden, wie dieser im Rahmen der europäischen CO2-Flottenregulierung bewertet werde. Ein mitunter wichtiger Punkt ist die Frage, wie sich das Preisgefüge auf dem Treibstoffmarkt verschieben wird. Wirmer plädiert für eine große Lösung: "Langfristig sollte eine möglichst global koordinierte CO2-Bepreisung dafür sorgen, dass erneuerbare Energien und alternative Antriebe konkurrenzfähig werden." Zugleich glaubt Thomas Barkmann von Enertrag, "dass der Preis für grünen Wasserstoff durch den Skalierungseffekt bei Elektrolyseuren und durch den Ausbau an erneuerbaren Energien günstiger werden wird." Der entscheidende Punkt scheint bei der erwarteten Menge an grünem Wasserstoff zu finden zu sein. Wolf-Peter Schill ist Leiter des Forschungsbereichs "Transformation der Energiewirtschaft" beim deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) in Berlin. Dort untersucht er unter anderem die Integration erneuerbarer Energien in die Energieversorgung von Deutschland. Schill sagt: "Nach allem, was wir aus der Energiesystemanalyse wissen, erscheint es uns sehr unplausibel, dass wir große Mengen günstigen grünen Wasserstoff zur Verfügung haben werden, den wir im Straßenverkehr nutzen können." Es gebe in Europa nur begrenzte Potenziale für Windkraft und Solaranlagen, die sich bis 2045 auch wirklich praktisch umsetzen lassen würden. Die Energie daraus ist aber unter anderem wichtig, um grünen Wasserstoff herzustellen. Sind die Pläne zu optimistisch? Hinsichtlich der benötigten Mengen an grünem Wasserstoff ist Deutschland Schill zufolge auf jeden Fall auf Importe angewiesen. Dennoch glaubt der Experte beim DIW, dass günstiger grüner Wasserstoff mittelfristig nicht in unerschöpflichen Mengen zur Verfügung stehen wird: "Es hilft in meinen Augen nicht, auf die theoretischen Ausbaumöglichkeiten in aller Welt hinzuweisen. Diese Projekte müssten auch zeitnah umgesetzt werden", so Schill. In vielen Ländern gebe es praktische Hürden, die eine Umsetzung behindern könnten wie beispielsweise fehlende Fachkräfte. Und auch die Dimensionierung der Projekte sieht der Experte teilweise skeptisch: "Es gibt einige eher theoretische Analysen, wie viel grünen Wasserstoff man beispielsweise in Patagonien gewinnen könnte. Rein praktisch lassen sich solche Vorhaben, die häufig in einem bisher nie dagewesenen Gigawatt-Maßstab geplant sind, in der Praxis nicht beliebig skalieren." Eine weitere Herausforderung ist der weltweite Transport von Wasserstoff: "Grundsätzlich sinnvoll wäre Flüssigwasserstoff, allerdings gibt es bisher noch keine großen Schiffe dafür und die Entwicklung wäre sehr teuer", sagt Schill. "Möglich wäre auch der Transport in Form von synthetischen Kohlenwasserstoffen, dafür benötigt man allerdings eine nachhaltige Kohlenstoffquelle vor Ort. Oder man bewerkstelligt den Transport in Form von Ammoniak. Das lohnt sich vor allem, wenn ich später auch wirklich Ammoniak brauche, denn die spätere Umwandlung in Wasserstoff benötigt wieder Energie und entsprechende Anlagen." So oder so sei der schiffsbasierte Transport nicht billig, was dazu führe, dass vermeintlich günstig produzierter Wasserstoff aus anderen Weltregionen auf jeden Fall teurer bei uns in Deutschland ankomme. Aus der grüne Traum? Die Konsequenz daraus sei, dass grüner Wasserstoff nur dort eingesetzt werden sollte, wo es keine plausible elektrische Alternative gibt. "Das sind zum Beispiel Teile der Industrie, die Schifffahrt, der Luftverkehr und Langfrist-Stromspeicher", sagt Schill. Im Lkw-Bereich sei es eher sinnvoll, auf batterieelektrische Antriebe zu setzen: "Auch der Aufbau der benötigten Ladeinfrastruktur für E-Lkw in Deutschland ist eine wirklich große Aufgabe. Sie erscheint mir aber dennoch eher umsetzbar als die Perspektive, dass wir im Straßengüterverkehr im großen Stil auf grünen Wasserstoff setzen werden." Ganz ausschließen will der Forscher am DIW dies dennoch nicht, denn Markthochläufe könnten sich auch sehr dynamisch ergeben. Wenn überhaupt, dann könnte Wasserstoff im Bereich des Straßenverkehrs beim schweren Lkw-Fernverkehr einen Markt finden. Wenn man die Meinungen aller befragten Experten auf einen Nenner bringen will, dann ist klar: Deutschland hat eine riesige Aufgabe zu erledigen. Die benötigten Mengen an grünem Wasserstoff bis 2030 sind bereits bei Weitem nicht aus eigener Kraft zu stemmen und beim Blick in die Zukunft kann es einem fast schon schwindelig werden: Bis 2050, so glaubt es der Nationale Wasserstoffrat, wird der Bedarf auf bis zu 1364 Terawattstunden ansteigen. Das ist die zweieinhalbfache Energiemenge, die Deutschland im Jahr 2022 selbst erzeugt hat, alle Erzeugungsarten zusammengerechnet. Wenn diese Werte eintreffen und man bedenkt, dass bezahlbarer grüner Wasserstoff nicht in rauen Mengen verfügbar sein wird, kommt man nicht um die Frage herum, ob eine Priorisierung sinnvoll wäre. Die Forderung aus der Forschung ist jedenfalls plausibel: Warum sollte man einen Brennstoffzellen-Lkw mit wertvollem Wasserstoff betanken, wenn ein E-Truck die gleiche Arbeit deutlich energieeffizienter erledigen könnte? Die gute Nachricht lautet, dass man sich in dieser Frage jetzt noch nicht entscheiden muss. Noch gibt es Brennstoffzellen-Lkw nur in homöopathischen Mengen und der Markt ist bekannt dafür, sich selbst zu regulieren. Alleine deshalb sollte man Brennstoffzellen-Lkw noch nicht abschreiben, wenngleich die Vorzeichen angesichts der großen Wasserstoffbedarfe in anderen Sektoren nicht wirklich rosig sind. Vieles wird vielleicht auch davon abhängen, welche Technologie schlussendlich schneller am Markt verfügbar ist: Steht ein Ladenetz für E-Lkw, bräuchte der H2-Lkw schon richtig gute Argumente, um ihm noch den Rang abzulaufen. Umgekehrt gilt das natürlich auch. Dennoch ist klar, dass Wasserstoff nicht ohne Weiteres der Heilsbringer ist, auf den viele fast schon blind, teilweise sogar naiv, vertrauen. Das kleinste Element unseres Universums ist halt auch einfach schwer zu packen. Erneuerbare Energien Grüner Wasserstoff kann nur aus grüner Energie hergestellt werden. Deutschland plant bis 2030 einen Hochlauf an erneuerbaren Stromgewinnungsanlagen. Viele Energieversorger setzen auch auf Elektrolyseure, die als Stromspeicher eine wichtige Rolle spielen können. In Zeiten von Energieüberfluss wird dort Wasserstoff produziert und gespeichert, der später, zum Beispiel bei Windstille oder in der Nacht, rückverstromt werden kann. So werden die sogenannten „Spitzen“ im System ausgeglichen. Pipeline-Netz Wie kann Wasserstoff innerhalb von Deutschland transportiert werden? Es gibt bis dato nur wenige Pipelines; die längste davon im Ruhrgebiet hat 240 Kilometer Länge. DieVereinigung Fernleitungsbetreiber Gas (FNB Gas) plant, bis 2030 ein H2-Startnetz aufzubauen. Dieses soll vorwiegend aus umgewidmeten Erdgasleitungen bestehen und gut 1200 Kilometer lang sein. Zum Vergleich: Das Netz für Erdgasleitungen ist laut dem Bundeswirtschaftsministerium fast 600.000 Kilometer lang (Fern- und Verteilnetz). Importe Wenn Deutschland seine prognostizierten Wasserstoffbedarfe stemmen will, wird es massenhaft Importe benötigen. Es gibt bereits ein Abkommen mit Kanada, weitere Projekte, zum Beispiel mit Afrika, wurden angestoßen. Die genauen Mengen sollen bald in einer Importstrategie festgelegt werden. Noch unklar ist, wie der Transport vonstattengehen kann. Dafür eignen sich bis dato vor allem Wasserstoffderivate wie Ammoniak. Dieser müsste am Zielort unter Umständen wieder umgewandelt werden. Streitpunkt: Straßenverkehr Während grüner Wasserstoff in vielen Bedarfsfällen alternativlos zu sein scheint, sieht die Lage im Straßenverkehr anders aus: Pkw und auch leichte Lkw fahren schon heute mit Batterien. Selbst Experten sind sich uneins darüber, ob man den mutmaßlich raren grünen Wasserstoff deshalb für synthetische Kraftstoffe einsetzen sollte oder nicht. Vieles könnte auch über den Preis entschieden werden: Ist grüner Wasserstoff zu teuer, wird sich kaum einer den noch teureren H2-Sprit leisten wollen oder können. Grüner Stahl Schätzungen zufolge verursacht die weltweite Stahlproduktion rund sieben Prozent aller CO2-Emissionen. Erst kürzlich war bekannt geworden, dass Thyssenkrupp Steel in Duisburg eine Förderung von bis zu zwei Milliarden Euro für den Bau einer sogenannten Direktreduktionsanlage erhalten wird. Diese stellt Stahl mithilfe von Wasserstoff her. Sie soll 2026 in Betrieb gehen, zunächst mit Erdgas, aber spätestens 2037 mit klimafreundlichem H2 betrieben werden. CO2-Ersparnis: bis zu 58 Millionen Tonnen. Wasserstoff für die Chemie Die Chemieindustrie ist einer der wichtigsten Wirtschaftszweige, der auf grünen Wasserstoff und seine Derivate angewiesen sein wird. Ammoniak etwa dient als Ausgangsprodukt für Düngemittel. Im Gegensatz zu den meisten anderen Bedarfsträgern kommt der Chemieindustrie eine Doppelrolle zu: So müssen dort einerseits Fremdprodukte durch grünen Wasserstoff ersetzt werden, zudem setzt die Branche aber auch heute schon viel grauen Wasserstoff ein, der ebenfalls umweltfreundlich werden muss. Flugverkehr Wasserstoff gilt als einer der wichtigsten Energieträger für umweltfreundliche Langstreckenflüge. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt erforscht aktuell verschiedene neuartige Antriebe für Flugzeuge: So gibt es synthetisch hergestelltes Kerosin aus grünem Wasserstoff und aus der Umwelt gewonnenem CO2. Weitere Möglichkeiten sind Brennstoffzellenantriebe (ähnlich wie beim Lkw) oder die Direktverbrennung in Triebwerken, wie sie im großen Stil auch schon bei Weltraumraketen betrieben wird. Statement - Bundesverband Wirtschaft, Verkehr und Logistik Wasserstoff vom System her denken Markus Olligschläger, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes Wirtschaft, Verkehr und Logistik (BWVL) Die Ziele sind ehrgeizig: 2040 sollen mehr als 600 Gigawatt Erneuerbare-Energien-Leistung in Deutschland installiert sein. Der größte Teil des Kuchens: Photovoltaik und Onshore-Windkraft, die es zusammen auf 560 GW bringen sollen. Zum Vergleich: Ende 2021 waren knapp 220 GW PV- und Windleistung an Land installiert. So viel zur Erzeugerseite. Auf der Abnahmeseite sind die Zahlen deutlich kleiner. Aktuell können maximal 90 GW Leistung abgenommen werden. Daran kann auch der Netzausbau wenig ändern. Es klingt paradox, aber um die Erneuerbaren so auszubauen, wie es die Bundesregierung plant, brauchen wir mehr Verbraucher, mehr Stromabnehmer, die das Netz nicht belasten, also direkt in der Nähe der Erzeugungsanlagen stehen. Hier kommen - neben Großwärmepumpen, die aus Strom Wärme erzeugen und speicherbar machen können - Elektrolyseure ins Spiel, die die Energie aus Solar- und Windparks in grünen Wasserstoff umwandeln. Von diesen Elektrolyseuren brauchen wir viele. Nur so können wir verhindern, dass wir zwar wahnsinnig viel Strom produzieren könnten, es aber nicht tun, weil wir den Strom nicht verbraucht kriegen. Außerdem garantieren nur mehr flexible Verbraucher - wie Elektrolyseure - die Finanzierung der vielen Erneuerbare-Energien-Projekte. Denn wer finanziert einem eine Anlage, wenn die Abnahme des Stroms quasi ausgeschlossen ist? Die Elektrolyse erfüllt also einen viel größeren Zweck als nur die Bedienung von Abnehmern: Sie stabilisiert unser Energiesystem, macht den Zubau von Wind- und PV-Parks unabhängig vom Netz und ermöglicht so erst die Erreichung der Ausbauziele. Und bei all diesen Systemdienstleistungen entsteht auch noch jede Menge grüner Wasserstoff. Nicht als teures Luxusprodukt, sondern als zu Strom-Niedrigpreiszeiten produzierter Energieträger, der am besten in derselben Region erzeugt und genutzt wird. Für die Mobilität bedeutet das: Nochmals günstigere Preise, hält es doch die Transport- und Speicherkosten niedrig. Die Logistik wird zum Energieproduzenten. Dieses Potenzial gilt es jetzt zu fördern und zu nutzen, in der Logistik und überall dort, wo Reichweite und kurze Betankungszeiten entscheidend sind. Denn diese Verbraucher von Wasserstoff stehen heute schon bereit. Mehr unter: www.bwvl.de >> Welcher Lkw-Hersteller verfolgt welche Wasserstoff-Strategie? 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