Acht Kriterien für den Import von grünem Wasserstoff: Jetzt die Nachhaltigkeit sichern!

Um das Klimaneutralitätsziel in Deutschland für das Jahr 2045 zu erreichen, müssen aller Voraussicht nach große Mengen an Wasserstoff aus Regionen außerhalb der EU importiert werden. Dabei haben sie sich auf die Herstellung von Wasserstoff auf Basis von erneuerbarem Strom (grüner Wasserstoff) und den Import in die EU konzentriert. Ambitionierte und klar definierte Nachhaltigkeitskriterien vermeiden negative Effekte der Wasserstoffproduktion im Ausland, geben Investitionssicherheit für Unternehmen und sind die Grundlage für eine langfristige Anerkennung von importiertem Wasserstoff als Klimaschutzinstrument. Erste Kriterien, die den Wasserstoff-Importmarkt der Zukunft nachhaltig gestalten könnten, präsentieren sie im Working Paper „Sustainability dimensions of imported hydroge“. Diese wurde unabhängig von einem externen Auftrag aus dem Spendenprojekt: „Wasserstoff? Ja aber nur nachhaltig“ finanziert.

Die Auswirkungen der Wasserstofferzeugung auf die exportierenden Länder ist erheblich (siehe Grafik 1): Für den Import von rund 170 Terawattstunden (TWh) Wasserstoff, das entspricht dem Wasserstoff-Importbedarf für das Jahr 2045 aus der Studie Klimaneutrales Deutschland 2045, müssen in den Ländern rund 50 Millionen Kubikmeter Wasser bereitgestellt und rund 260 TWh Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt werden. Dies entspricht in etwa einer Kapazität von 85 Gigawatt (GW) an Windenergieanlagen an Land. Zum Vergleich: Die gesamten in Marokko und Ägypten installierten Windenergieanlagen erzeugten im Jahr 2020 rund acht Terawattstunden Strom, bei einer Kapazität von gerade einmal drei Gigawatt.

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A. Dimensionen des nachhaltigen grünen Wasserstoffimports

Derzeit liegt der politische Schwerpunkt darauf zu regeln, dass Strom zur Herstellung von grünem Wasserstoff auch wirklich aus erneuerbaren Energien stammt.

Importe aus Regionen außerhalb der EU erfordern jedoch, die Frage des Stroms stärker auszuleuchten und eine breitere Palette an Nachhaltigkeitsdimensionen zu berücksichtigen. Nur so entsteht die Grundlage dafür, negative Effekte der Wasserstoffproduktion im Ausland vermeiden zu können.

Näheres zu den unterschiedlichen Herstellungsverfahren von Wasserstoff in dieser Infografik.

1. Strom

Strom ist der wichtigste Input für die Elektrolyse, wird aber auch für andere Prozesse innerhalb der Wasserstoff-Wertschöpfungskette benötigt: etwa für die Meerwasserentsalzung oder die Herstellung von Wasserstoffderivaten. Die Versorgung der Wasserstoffproduktion mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen kann mit der Dekarbonisierung des heimischen Energiesystems in Konflikt geraten, wenn die besten Standorte für die erneuerbare Stromproduktion für die Erstellung von Wasserstoff verwendet wird. Insbesondere wenn Strom aus dem Stromnetz bezogen wird, kann die Wasserstoffproduktion zusätzliche Treibhausgasemissionen verursachen, wenn nämlich fossile Kraftwerke ihre Erzeugung hochfahren müssen, um die zusätzliche Stromnachfrage zu decken.

2. Wasser

Wasser wird für die Elektrolyse, aber auch für die Reinigung der Photovoltaik-Paneele benötigt. Auch wenn die für die Wasserstoffproduktion benötigte Wassermenge im Vergleich zu anderen Verwendungszwecken, wie beispielsweise in der Landwirtschaft gering ist, stellt der lokale zusätzliche Wasserbedarf in vielen Ländern mit hohem Wasserstoffexportpotenzial ein ernstes Problem dar.

3. Land

Land wird vor allem für die Erzeugung von erneuerbarem Strom mittels Windenergieanlagen oder PV-Freiflächenanlagen benötigt. In geringerem Umfang wird Land aber auch für die Produktionsanlage selbst und für eventuell notwendige Transport- und Hafeninfrastruktur benötigt. Die hiermit verbundenen Änderungen der Flächennutzung können die biologische Vielfalt oder lokale – manchmal informelle – Landrechte beeinträchtigen.

4. Menschenrechte und ökonomische Teilhabe

Der Aufbau einer Wertschöpfungskette für den Wasserstoffexport wird auch sozioökonomische Auswirkungen haben. Die Menschenrechte könnten bei Landnutzungsänderungen und den Arbeitsbedingungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette gefährdet sein. Darüber hinaus kann es sein, dass eine wirtschaftliche Beteiligung der lokalen Bevölkerung nicht gegeben ist sowie kein Transfer von Technologie und Know-how stattfindet.

5. Transport

Der Transport von Wasserstoff oder Folgeprodukten kann bei Unfällen gefährlich für die Arbeitnehmenden und die Umwelt sein, so beispielsweise beim Transport von Ammoniak.

6. CO₂

Für die Herstellung von Folgeprodukten auf der Basis von Wasserstoff – beispielsweise strombasierte Kraftstoffe (E-Fuels) – wird CO₂ als zusätzlicher Input benötigt. Wenn dazu fossiles CO₂ verwendet wird, welches bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, vermindert sich der Anreiz, fossile Brennstoffe zu ersetzen.

B. Acht Kriterien für nachhaltigen grünen Wasserstoff, die auf bestehenden Regelwerken aufbauen:

Die Einigung auf Nachhaltigkeitskriterien kann die Investitionssicherheit für Unternehmen erhöhen und eine Grundlage für eine langfristige Anerkennung von importiertem Wasserstoff als Klimaschutzinstrument bieten. Wir schlagen vor, zwischen "do no harm" (Schaden verhindern)- und "do good" (Gutes bewirken)-Kriterien zu unterscheiden, um unterschiedliche Ansprüche der Wasserstoffprojekte zu berücksichtigen. Wo möglich, sollten bestehende Kriteriensets verwendet werden, um die Hürde zur Einhaltung von Nachhaltigkeitskriterien niedrig zu halten. Wir stellen acht mögliche Kriterien vor:

1. Auf Länderebene schlagen wir vor, die Handelspartner im Bereich Wasserstoff aufzufordern, eine Dekarbonisierungsstrategie zu entwickeln, die auch die Wasserstoffproduktion berücksichtigt. Diese Strategie sollte durch eine strategische Umweltprüfung (SEA) analysiert werden. Bei größeren Bedenken, die bei dieser Analyse festgestellt werden, sollte die Strategie der Handelspartner angepasst werden.

2. Auf Projektebene sollte bei Wasserstoff – wie bei allen großen Infrastrukturprojekten – eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchgeführt werden. Diese könnte durch eine Nachhaltigkeitsprüfung ergänzt werden, die auch die sozioökonomischen Aspekte berücksichtigt. Lokale Interessengruppen müssen in den Planungsprozess eingebunden und Beschwerdemechanismen eingerichtet werden.

3. Nur zusätzlich gebaute erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen sollen den Strom für die Wasserstofferzeugung liefern. Im Falle des Bezugs von Strom aus dem Netz sollten die Bestimmungen der europäischen Erneuerbaren-Energie-Richtlinie (RED) zur Systemintegration der Elektrolyseanlagen und zur Lokalisierung im Stromnetz berücksichtigt werden. Zusätzliche Instrumente müssen absichern, dass die Standorte für erneuerbare Energien so gewählt werden, dass die Wasserstoffproduktion die inländische Dekarbonisierung nicht beeinträchtigt. Investitionen in die lokale Infrastruktur – zusätzliche Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, Energienetze, Stromspeichersysteme – können die lokale nachhaltige Entwicklung der Stromversorgung zusätzlich unterstützen.

4. Wasser sollte aus Gewässern in Gebieten mit hoher Verfügbarkeit von Wasser oder aus zusätzlichen Meerwasserentsalzungsanlagen bezogen werden. Diese Anlagen müssen ökologische Standards erfüllen und mit erneuerbarer Energie betrieben werden. Aktuell fehlen noch Standards, auf die dafür zurückgegriffen werden kann. Investitionen in eine verbesserte lokale Wasserinfrastruktur und in zusätzliche Wasserproduktion durch Meerwasserentsalzungsanlagen können eine nachhaltige lokale Entwicklung unterstützen.

5. Flächennutzungsänderungen für die Wasserstoffproduktion und die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien sollten nicht in Schutzgebieten stattfinden. Die Konsultation lokaler Interessengruppen sollte sicherstellen, dass lokale oder informelle Landrechte nicht verletzt werden. Die wirtschaftliche Beteiligung der lokalen Bevölkerung und die Ermöglichung von Zusatznutzen – zum Beispiel die Beschattung lokaler landwirtschaftlicher Flächen durch Agrar-Photovoltaik-Systeme – sollten Optionen sein, um die lokale nachhaltige Entwicklung weiter zu unterstützen.

6. Sozioökonomische Risiken sollten durch die Einhaltung von Sorgfaltspflichtverfahren begrenzt werden und Verletzungen von Menschenrechten ausgeschlossen werden. Diese sollten für die Branche der grünen Wasserstoffproduktion noch spezifiziert werden. Zusätzlich sollte Korruption durch Initiativen verhindert werden, die Standards zur ökonomischen Teilhabe definieren und die Geldflüsse transparent machen. Die sozioökonomische Beteiligung der lokalen Bevölkerung sollte unterstützt werden, in dem ein bestimmter Anteil lokaler Arbeitskräfte garantiert wird, eine lokale Lieferkette für Technologie beispielsweise mit Direktinvestitionen in Fertigung und Entwicklung aufgebaut und Initiativen zum Aufbau von Know-how gegründet werden.

7. Zur Herstellung von Folgeprodukten aus Wasserstoff sollte nur CO₂ verwendet werden, das aus Quellen stammt, die einen kurzfristigen Kohlenstoffkreislauf mit der Atmosphäre bilden. Daher schlagen wir vor, nur zwei Arten von CO₂-Quellen zuzulassen: CO₂ aus direkter Luftabscheidung (Direct Air Capture, DAC) oder aus Abfallströmen von Industrieprozessen, die auf der Grundlage nachhaltiger Biomasse .

8. Für den Transport und die benötigten Ressourcen schlagen wir keine spezifischen Kriterien vor, da diese Themen nicht im Mittelpunkt unserer Recherche standen. Internationale Arbeitsschutzstandards sind jedoch für die gesamte Wertschöpfungskette von entscheidender Bedeutung. Der Ansatz der Sorgfaltspflicht sollte dazu beitragen, einen akzeptablen Arbeitsschutz entlang der Wertschöpfungskette zu gewährleisten.

C. Jetzt schon den Import von nachhaltigem grünem Wasserstoff absichern: Internationale Kooperation, Standards, Institutionen

Damit sich nachhaltiger grüner Wasserstoff als Klimaschutzinstrument durchsetzen kann, sollten Kriterien und entsprechende Standards schnell definiert und möglichst international vereinbart werden. Wenn ein internationaler Konsens nur zu schwachen Nachhaltigkeitskriterien führt, sollten für den europäischen Wasserstoffmarkt ehrgeizigere Vorgaben vereinbart werden.

Die zu definierenden Standards betreffen nicht nur bestimmte Nachhaltigkeitsaspekte wie den Strombezug, sondern auch eine Reihe von Prüfungen auf Projektebene, wie die Umweltverträglichkeitsprüfung. Außerdem fehlt bisher eine internationale Norm, die sicherstellt, dass die ökologischen Auswirkungen der Meerwasserentsalzung gering sind.

Für den Import von nachhaltigem grünem Wasserstoff sind Institutionen notwendig, die die Einhaltung von Nachhaltigkeitsstandards kontrollieren. Einerseits werden lokale Institutionen benötigt, die Zertifizierungssysteme einführen, solide überwachen und prüfen. Andererseits können Initiativen sozioökonomische Standards fördern und überwachen und so für eine ökonomische Teilhabe der lokalen Bevölkerung sorgen.

Eine enge Zusammenarbeit mit den Exportländern kann sicherstellen, dass die Dimensionen der Nachhaltigkeit in ähnlicher Art und Weise von Export- und Importländern wahrgenommen und beim Import berücksichtigt werden. So kann ein gemeinsames – möglichst internationales – Verständnis von nachhaltigem grünem Wasserstoff zu langfristig robusten Handelsbeziehungen führen.

Working Paper "Sustainability dimensions of imported hydrogen, Oeko-Institut Working Paper 8/2021"

Christoph Heinemann ist Experte für die Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff als Klimaschutzinstrument. Dr. Roman Mendelevitch ist Experte für internationale Energierohstoffmärkte. Beide Wissenschaftler arbeiten im Bereich Energie & Klimaschutz an den Standorten Freiburg und Berlin.