Wie die Industrie den Wandel zu einem klimaneutralen Sektor schaffen will und welche Infrastruktur es braucht: ein Bericht in Zahlen. Grüner Wasserstoff für die Industrie 14. Dezember 2023
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der Industriesektor
aktuell? Die Industrie hatte im Jahr 2022 einen Anteil von 22 Prozent an den Gesamtemissionen in Deutschland. Damit ist sie der zweitstärkste Beschleuniger von Treibhausgasen.

Treibhausgasemissionen nach Sektoren 2022 (Daten entnommen aus: UBA 2023)

Mehr erfahren Das sollte sich ändern. Die Industrie muss ihren Ausstoß von 164 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente im Jahr 2022 auf knapp 119 Millionen Tonnen im Jahr 2030 reduzieren. Pro Jahr müsste der CO2-Ausstoß dafür um rund 5,6 Millionen Tonnen sinken. Eine Mammutaufgabe, die energieintensive Wirtschaftszweige nur mit grünem Wasserstoff bewältigen können. Das sollte sich ändern. Die Industrie muss ihren Ausstoß von 164 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente im Jahr 2022 auf knapp 119 Millionen Tonnen im Jahr 2030 reduzieren.

Emissionsentwicklung im Industriesektor 1990 bis 2030 (Daten entnommen aus: UBA 2023)

Die energieintensive Stahlindustrie kann beispielsweise statt fossiler Brennstoffe Wasserstoff nutzen, um aus Eisenerz Roheisen zu gewinnen. Laut der Deutschen Energie-Agentur könnte sie so rund 95 Prozent ihrer CO2-Emissionen einsparen. In der Chemieindustrie kann Wasserstoff Erdgas ersetzen, um Chemikalien wie Ammoniak herzustellen.

Grüner Wasserstoff hat auch als Speichermedium eine wichtige Bedeutung. Überschüssige Energie, beispielsweise aus einem Windkraftwerk, kann in Form von Wasserstoff zwischengespeichert und bei Bedarf – etwa an windstillen Tagen – wieder in Strom umgewandelt werden. Was genau kann grüner Wasserstoff leisten? Die energieintensive Stahlindustrie kann beispielsweise statt fossiler Brennstoffe Wasserstoff nutzen, um aus Eisenerz Roheisen zu gewinnen. Laut der Deutschen Energie-Agentur könnte sie so rund 95 Prozent ihrer CO2-Emissionen einsparen. In der Chemieindustrie kann Wasserstoff Erdgas ersetzen, um Chemikalien wie Ammoniak herzustellen.

Grüner Wasserstoff hat auch als Speichermedium eine wichtige Bedeutung. Überschüssige Energie, beispielsweise aus einem Windkraftwerk, kann in Form von Wasserstoff zwischengespeichert und bei Bedarf – etwa an windstillen Tagen – wieder in Strom umgewandelt werden.

Das Elektrolyseverfahren setzt kein CO2 frei, weil es nur mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben wird.

Mit sehr viel Strom aus erneuerbaren Energiequellen.

Für die geplanten zehn Gigawatt Elektrolyseleistung benötigt das Verfahren 40 TWh Grünstrom zusätzlich, berechnete das DIW. Das entspricht etwa sieben Prozent des gesamten deutschen Bruttostromverbrauchs 2022. Das ist eine Menge, wenn man bedenkt, dass der Ausbau von Wasserkraft, Wind- und Sonnenenergie bislang nur schleppend vorangeht.

Auch von der geplanten Elektrolyseleistung ist bisher nur ein Prozent umgesetzt. Unter anderem, weil das Verfahren sehr energieaufwendig und kostspielig ist.

Um die Effektivität der Elektrolyse zu verbessern, arbeitet die Forschung auf Hochtouren. Das Tech-Unternehmen 3M hat beispielsweise eine Katalysatortechnologie entwickelt, die zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann. Wie viel Wasserstoff soll in Zukunft hergestellt werden? Die Bundesregierung rechnet mit einem Wasserstoffbedarf von 95 bis 130 Terawattstunden (TWh) bis 2030.

Sie fördert den bundesweiten Ausbau von Elektrolyseanlagen mit einer Leistung von zehn Gigawatt. Damit könnten laut dem Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) 28 Terawattstunden (TWh) an grünem Wasserstoff produziert werden. Das Elektrolyseverfahren setzt kein CO2 frei, weil es nur mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben wird.

Mit sehr viel Strom aus erneuerbaren Energiequellen.

Für die geplanten zehn Gigawatt Elektrolyseleistung benötigt das Verfahren 40 TWh Grünstrom zusätzlich, berechnete das DIW. Das entspricht etwa sieben Prozent des gesamten deutschen Bruttostromverbrauchs 2022. Das ist eine Menge, wenn man bedenkt, dass der Ausbau von Wasserkraft, Wind- und Sonnenenergie bislang nur schleppend vorangeht.

Auch von der geplanten Elektrolyseleistung ist bisher nur ein Prozent umgesetzt. Unter anderem, weil das Verfahren sehr energieaufwendig und kostspielig ist.

Um die Effektivität der Elektrolyse zu verbessern, arbeitet die Forschung auf Hochtouren. Das Tech-Unternehmen 3M hat beispielsweise eine Katalysatortechnologie entwickelt, die zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann. Wie viel Wasserstoff soll in Zukunft hergestellt werden? Die Bundesregierung rechnet mit einem Wasserstoffbedarf von 95 bis 130 Terawattstunden (TWh) bis 2030.

Sie fördert den bundesweiten Ausbau von Elektrolyseanlagen mit einer Leistung von zehn Gigawatt. Damit könnten laut dem Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) 28 Terawattstunden (TWh) an grünem Wasserstoff produziert werden.

Warum ist der Aufbau eines integrierten Wasserstoff-Energiesystems so wichtig? Der Wirkungsgrad von Wasserstoff bei der Rückverstromung liegt schätzungsweise bei 40 bis 50 Prozent.

Das heißt: Etwa 50 bis 60 Prozent der Energie gehen bei der Umwandlung von Strom zu Wasserstoff und wieder zu Strom verloren. Mit der räumlichen Nähe aller Sektoren steigert sich der Wirkungsgrad. Energieverluste, die sonst bei der Übertragung und dem Transport von Einheit zu Einheit entstehen, fallen weg.

Das Unternehmen APEX Energy zeigt mit seinem großen netzgekoppelten Wasserstoffkraftwerk in Rostock-Laage, wie das funktionieren kann. Wie kann grüner Wasserstoff
in Energiesysteme integriert werden? Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geht von 80 bis 100 TWh Wasserstoff bis zum Jahr 2045 aus, um die Stromversorgung aus erneuerbaren Energiequellen zu stabilisieren.

Dafür braucht es Wasserstoffkraftwerke. Die Regierung plant eine Förderung des Ausbaus von 23,8 Gigawatt (GW) an Leistung bis 2035.

Idealerweise sind dabei an ein Kraftwerk auch erneuerbare Energiequellen, Elektrolyseure und Wasserstoffspeicher angebaut – Stichwort Sektorenkopplung. Warum ist der Aufbau eines integrierten Wasserstoff-Energiesystems so wichtig? Der Wirkungsgrad von Wasserstoff bei der Rückverstromung liegt schätzungsweise bei 40 bis 50 Prozent.

Das heißt: Etwa 50 bis 60 Prozent der Energie gehen bei der Umwandlung von Strom zu Wasserstoff und wieder zu Strom verloren. Mit der räumlichen Nähe aller Sektoren steigert sich der Wirkungsgrad. Energieverluste, die sonst bei der Übertragung und dem Transport von Einheit zu Einheit entstehen, fallen weg.

Das Unternehmen APEX Energy zeigt mit seinem großen netzgekoppelten Wasserstoffkraftwerk in Rostock-Laage, wie das funktionieren kann. Wie kann grüner Wasserstoff
in Energiesysteme integriert werden? Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geht von 80 bis 100 TWh Wasserstoff bis zum Jahr 2045 aus, um die Stromversorgung aus erneuerbaren Energiequellen zu stabilisieren.

Dafür braucht es Wasserstoffkraftwerke. Die Regierung plant eine Förderung des Ausbaus von 23,8 Gigawatt (GW) an Leistung bis 2035.

Idealerweise sind dabei an ein Kraftwerk auch erneuerbare Energiequellen, Elektrolyseure und Wasserstoffspeicher angebaut – Stichwort Sektorenkopplung.

Wie geht es
jetzt weiter? Die Zahlen zeigen: Die Ampel-Regierung hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt, um eine Wasserstoff-Ära in Deutschland einzuleiten. Noch ist die Infrastruktur allerdings kaum vorhanden. Damit der Plan aufgeht, müssen Staat und Industrie den Ausbau in den nächsten Jahren massiv vorantreiben.
Weiterführende Infos zum Thema, wie der Wasserstoffausbau gelingen kann, finden Sie hier: Mehr erfahren