Kosten und Umweltwirkungen beim Import von Wasserstoff
Wasserstoff als Baustein in der Energiewende
© plainpicture/Mikael Sensson
Wasserstoff soll künftig fossile Brennstoffe in Bereichen ersetzen, in denen kein grüner Strom zum Einsatz kommen kann. Um diesen Bedarf zu decken, muss Deutschland Wasserstoff importieren. Ein Forschungskonsortium aus den drei Instituten Prognos, Öko-Institut und IREES untersuchte mit welchen Kosten für den Import von Wasserstoff zu rechnen ist und welche Umweltauswirkungen zu erwarten sind. Auftraggeber der Studie ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).
Kurze Transportdistanzen sind am kostengünstigsten – eine Patentlösung für lange Transportwege gibt es nicht
Zunächst hat das Projektteam neun Transportrouten definiert, die ohne fossile Treibhausgase auskommen können. Die Routen sollten großtechnisch skalierbar sein und die breite Technologiepalette mit ihren jeweiligen Besonderheiten abbilden. Die Studie kam zu folgenden Ergebnissen:
- Für kürzere Transportdistanzen bis zu 3.000 oder 4.000 Kilometer ist der Transport über Pipelines am kostengünstigsten.
- Bei längeren Entfernungen ist der Import über Ammoniak am kostengünstigsten. Hierbei müssen jedoch mögliche negative Umweltauswirkungen, wie etwa die hohe Toxizität für Menschen, Flora und Fauna sowie potentielle THG-Emissionen bei Leckagen beachtet werden.
- Der Import über Ammoniak hat zudem den Vorteil, dass großtechnische Anlagen und Infrastrukturen bereits bestehen. Außerdem können eventuell bestehende Flüssiggas-Importinfrastrukturen teilweise weitergenutzt werden. Es existieren zudem direkte Anwendungsfälle, bei denen sich der Import lohnt. Für eine maximale Nutzung ist jedoch die Entwicklung und industrielle Skalierung von Ammoniakcrackern erforderlich.
- Kohlenstoffbasierte Energieträger wie Methan und Methanol sind abhängig von einer langfristig klimaneutralen Kohlenstoffquelle wie der Gewinnung von Kohlenstoff durch Direct Air Capture (DAC). Hier bestehen noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Skalierung und notwendigen Kostendegression, allerdings wird die DAC mit hoher Wahrscheinlichkeit für Negativemissionen benötigt.
- Die Kreislaufführung von CO2 erscheint aufgrund der geringen Gesamtenergieeffizienz nicht sinnvoll.
- Flüssige organische Wasserstoffträgerstoffe (engl.: liquid-organic hydrogen carrier, LOHC) sind aufgrund der notwendigen Kosten für das Trägermaterial und dem schlechten Verhältnis von transportierter Energie zum transportierten Gewicht eher in Nischenanwendungen zu sehen.
- Je nach Route haben neben Methan und der Verbrennung von Schiffskraftstoff entlang der Route entweichender Wasserstoff und Ammoniak entscheidenden Einfluss auf die Treibhausgas-Gesamtbilanz. Wasserstoff ist ein indirektes Treibhausgas, dessen genau Klimawirksamkeit noch erforscht wird. Ammoniak kann in der Umwelt zu Lachgas umgesetzt werden, welches ein sehr wirksames Klimagas ist.
- Bezüglich der Umweltwirkungen auf den unterschiedlichen Routen bestehen große Unterschiede zwischen den erwartbaren Treibhausgasemissionen in der Skalierungsphase und den bei großtechnisch optimierten Systemen zu erwartenden Emissionen.
Hintergrund zum Forschungsdesign
Auf Basis von Literaturangaben haben die Wissenschaftler*innen die spezifischen Kostenkomponenten der einzelnen Transportrouten analysiert und quantifiziert. Dabei haben sie sowohl die Investitionen in die notwendigen Infrastrukturen berücksichtigt als auch die Energieaufwendungen für den Transport und die Umwandlung des Wasserstoffs in die jeweiligen Trägermedien. Die Energieverluste spielen hierbei ebenso eine Rolle wie die Frage, ob bestehende Infrastrukturen und Anlagen nachgenutzt werden können.
Anhand aktueller Vergleichsliteratur legten sie die Umweltrisiken für Mensch und Natur der einzelnen Transportrouten und deren Trägermedien dar und bestimmten mögliche negative Klimawirkungen.