Start ins H2-Zeitalter

Stadtwerke Wunsiedel GmbH ©

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Auf Wasserstoff, kurz H₂, ruhen große Hoffnungen. Er soll künftig in vielen Bereichen die fossilen Energieträger zumindest teilweise ersetzen. Ein Überblick über aktuelle Projekte und konkrete Einsatzmöglichkeiten in Bayern.

JOSEF STELZER, Ausgabe 10/2022

Wasserstoff gilt als Allroundtalent. Das geruchlose ungiftige Gas kann zum Beispiel als Brennstoff für Heizungsanlagen zum Einsatz kommen, aber auch in der Industrie, zur Stromproduktion, als Energieträger in stationären Speichern oder in Brennstoffzellen. Der Alleskönner erzeugt im Gegensatz zu fossilen Energieträgern keinerlei Treibhausgase, weder in Brennstoffzellen noch bei der direkten Verbrennung, etwa in Heizungsanlagen oder Kraftwerken.

Schwerpunkttechnologie der Energiewende

Die EU definiert in ihrem Green Deal Wasserstoff daher auch als eine Schwerpunkttechnologie der Energie- und Klimawende. Die aktuelle Krise mit den rasant steigenden Energiepreisen und dem immer knapper werdenden Erdgas hat das Interesse an Wasserstoff noch einmal enorm gesteigert.

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Doch wie nah ist der Einsatz von grünem Wasserstoff in Bayern tatsächlich? Ein Überblick zeigt, in welchen Wirtschaftsbereichen der Einsatz überhaupt sinnvoll ist und wie weit Herstellung und Infrastruktur bereits vorangekommen sind.

Herstellung durch Elektrolyse

Wasserstoff ist in der Natur nicht beliebig verfügbar, sondern muss erst produziert werden. Als zukunftsweisend gilt hierzu die Elektrolyse. Eine spezielle Anlage, ein sogenannter Elektrolyseur, spaltet Wasser durch Zuführung von Strom in Sauerstoff und Wasserstoff auf (siehe Grafik unten).

Klimaneutraler grüner Wasserstoff

Klimaneutral (grüner Wasserstoff) ist das Verfahren nur, wenn der dabei verwendete Strom aus erneuerbaren Quellen stammt, etwa aus Wasserkraft, Photovoltaik oder Windenergie.

Bayerns bislang größter Elektrolyseur für grünen Wasserstoff steht in Wunsiedel und wurde gerade erst offiziell eingeweiht. Er kann jährlich bis zu 1.350 Tonnen H₂ produzieren. Für den Transport zu den Industriebetrieben, die den Wasserstoff nutzen, sorgen Tankwagen. Geplant ist überdies eine H₂-Tankstelle für Brennstoffzellenfahrzeuge nahe der Anlage.

»Wasserstoff für 400 schwere LKW«

Initiiert hat den Elektrolyseur, der H₂ mit überschüssigem Strom aus Photovoltaik und Windkraftanlagen erzeugt, unter anderem die Stadtwerke SWW Wunsiedel GmbH. »Der in unserem Elektrolyseur produzierte Kraftstoff würde für eine Flotte von rund 400 schweren Lkws bei einer durchschnittlichen jährlichen Fahrleistung von 30.000 Kilometern ausreichen, wenn man einen Verbrauch von 7,5 Kilogramm H₂ pro 100 Kilometer zugrunde legt«, rechnet SWW-Geschäftsführer Marco Krasser (50) vor. 

Weitaus größere Reichweiten als bei reinen E-Lkws

Zwar bieten erst wenige Nutzfahrzeughersteller solche Lkws an. Doch das soll sich ändern. Die Münchner MAN Truck & Bus SE zum Beispiel plant die Produktion von schweren Wasserstofftrucks und will Mitte 2024 die Auslieferung starten. Möglich sind Reichweiten von 800 bis 1.000 Kilometer pro Tankfüllung – weitaus mehr als mit einem rein batteriebetriebenen Lkw.

Neue Technik für Wasserstoff aus Gülle

Ein neues Verfahren zur Wasserstoffherstellung hat das Münchner Start-up SYPOX GmbH entwickelt. Geschäftsführer Gianluca Pauletto (30) will damit aus Biogas, das beispielsweise aus Futterpflanzen oder Gülle entsteht, H₂ herstellen. Bei der Produktion sollen der Energieverbrauch sowie der Kohlendioxidausstoß im Vergleich zu konventionellen Anlagen drastisch verringert werden. Dies gelingt dadurch, dass nicht Wärme aus der Verbrennung außerhalb des Reaktors genutzt wird, sondern eine elektrische Widerstandsheizung im Inneren der Reaktoren. Eine SYPOX-Pilotanlage in der Nähe von Eichstätt soll ab 2025 täglich etwa 400 Kilogramm H₂ produzieren.

In der Chemieindustrie kommt Wasserstoff längst zum Einsatz. Es handelt sich jedoch um sogenannten grauen Wasserstoff, der aus Erdgas produziert wird – dabei gelangt Kohlendioxid in die Atmosphäre. Die Wacker Chemie AG, München, nutzt H₂ etwa für die Herstellung von Silikonen, die unter anderem als Dichtungsmittel in der Baubranche zum Einsatz kommen.

»Ein erster großer Schritt zur Defossilierung chemischer Prozesse«

Wegweisend für die H₂-Herstellung soll nun das Wacker-Projekt RHYME Bavaria in Burghausen werden. Die geplante Elektrolyseanlage verspricht die Produktion von klimaneutralem Wasserstoff, der sich mit CO₂ , das aus anderen Produktionsprozessen stammt, zu klimaneutralem Methanol weiterverarbeiten lässt. Methanol wiederum fungiert in der chemischen Industrie als Grundstoff für die Herstellung zahlreicher Produkte. Peter Gigler (40), der bei Wacker Chemie für den Bereich Nachhaltigkeit zuständig ist, erklärt: »Die Anlage wäre ein erster großer Schritt hin zum Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft im bayerischen Chemiedreieck und zur Defossilisierung chemischer Prozesse.« Beim Einrichten der Infrastruktur für Wasserstoff werden die Gasnetzbetreiber eine zentrale Rolle spielen, da ihre Leitungen für den H₂-Transport von den Produktionsanlagen zu den Nutzungsstandorten hilfreich sein können (siehe Grafik unten).

Erste Umstellungen der Erdgas-Fernleitungen bis 2027 möglich

Darauf bereitet sich auch die Münchner bayernets GmbH vor, die in Südbayern Erdgas-Fernleitungen mit einer Gesamtlänge von rund 1.700 Kilometern betreibt.»Wir könnten in unserem Netz die ersten Umstellungen von Erdgas auf Wasserstoff bis 2027 realisieren, unsere Fokusregionen sind dabei der Großraum Ingolstadt und das bayerische Chemiedreieck«, sagt Stefanie Jacobi (34), Projektentwicklerin bei bayernets. Vor einer möglichen Umstellung prüfen Sachverständige, ob die Gasleitungen für den sicheren Transport von Wasserstoff geeignet sind.

Extrem hohe Netzentgelte vermeiden

Die Netzbetreiber stehen derzeit aber noch vor regulatorischen Hürden. »Bisher gibt es für Erdgasnetzbetreiber keine passende Rechtsgrundlage, auf der sie Gasleitungen auf H₂ umstellen könnten«, sagt Jacobi. Das Energiewirtschaftsgesetz EnWG des Bundes sehe das nicht vor. Im Grunde jedoch sei die gemeinsame Planung von Gas- und Wasserstoffnetzen erforderlich, um einen effizienten Netzaufbau zu gewährleisten. »Denn ohne diese gemeinsame Finanzierung drohen den ersten Wasserstoffkunden extrem hohe Netzentgelte«, sagt die Netzstrategin.

Ambitionierte Ziele mit knapp 260 Partnerorganisationen

Dabei hat sich der Freistaat Bayern mit dem 2019 gegründeten Wasserstoffbündnis ambitionierte Ziele gesetzt. Demnach soll Bayern zum Top-Standort bei der industriellen Fertigung von Wasserstoff-Schlüsselkomponenten sowie zum Technologieführer bei Speicherung und Logistik werden. Knapp 260 Partnerorganisationen wirken derzeit mit, vorwiegend Unternehmen und Forschungsinstitute. Das ebenfalls vom Freistaat gestartete und finanzierte Zentrum Wasserstoff.Bayern (H2.B) in Nürnberg stimmt die Aktivitäten im Bündnis aufeinander ab und hat im April dieses Jahres eine Wasserstoff-Roadmap Bayern vorgelegt.

Ein Gigawatt E-Leistung bis 2030

Die Roadmap enthält eine Reihe von Vorgaben. Geplant ist unter anderem, bis 2025 landesweit rund 500 Wasserstoffbusse für den öffentlichen Personennahverkehr bereitzustellen und mindestens 300 Megawatt Elektrolyseleistung für die H₂-Produktion zu installieren. Bis 2030 soll es mindestens ein Gigawatt sein. Zum Vergleich: Das Atomkraftwerk Isar 2 weist eine elektrische Leistung von 1,4 Gigawatt auf.

Noch mehr Tempo nötig

»Die Wasserstoff-Roadmap Bayern zeigt wichtige Meilensteine auf, die eher eine Untergrenze für das notwendige Tempo des Hochlaufs der Wasserstoffwirtschaft sind«, betont H2.B-Vorstandsmitglied Veronika Grimm (51), Professorin für Volkswirtschaftslehre an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

»Belastbare« Wasserstoffinfrastruktur entscheidend

Entscheidend sei die schnellstmögliche Anbindung Bayerns an eine »belastbare« Wasserstoffinfrastruktur. Nach einer Studie der Initiative European Hydrogen Backbone (EHB), an der sich 31 Energienetzbetreiber beteiligen, könnte in der EU bis 2050 ein Wasserstoffbedarf von rund 2.000 Terawattstunden entstehen – etwa 45 Prozent des Erdgasverbrauchs im Jahr 2019.

Kann bei diesen Perspektiven ein betrieblicher H₂-Einsatz für Unternehmen bereits jetzt sinnvoll sein? Thomas Eichenseher (27) unterstützt als Wasserstoff-Multiplikator bei der Landesagentur für Energie und Klimaschutz (LENK) in Regensburg Firmen, die konkrete Wasserstoffprojekte anstoßen wollen. Er empfiehlt: »Vorab sollte geklärt sein, welche Bezugsquellen infrage kommen, welche Kosten mit der Beschaffung einhergehen und welches Nutzungsszenario denkbar wäre.« Lassen sich Maschinen und Geräte, etwa Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung oder Heizungsanlagen, mit H₂ statt mit Erdgas betreiben? Eignen sich Brennstoffzellenfahrzeuge, die Wasserstoff als Energielieferant benötigen, für den eigenen Fuhrpark?

Die LENK-Berater unterstützen bei solchen Vorüberlegungen und bewerten erste Projektideen für den Aufbau möglicher Infrastruktur wie Elektrolyseanlagen oder Tankstellen. Dazu zeigen sie Umsetzungsmöglichkeiten und geeignete Förderinstrumente auf. Eichenseher: »Wir bringen Unternehmen zusammen, damit sie von den Erfahrungen der anderen profitieren können.«

IHK-Service rund um Wasserstoff

Der IHK-Ratgeber Wasserstoff informiert Unternehmen zu den wichtigsten Fakten, Entwicklungen, Initiativen und Unterstützungsangeboten rund um wasserstoffbasierte Technologien und erleichtert so den Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft. Der Ratgeber Wasserstoff ist auf der IHK-Website abrufbar unter:
www.ihk-muenchen.de/wasserstoff