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Studie: Wasserstoff als Baustein für die Energiewende

 

Eine Studie von Frontier Economics im Auftrag von Oesterreichs Energie beschreibt wesentliche Anliegen der E-Wirtschaft in der Positionierung zu Wasserstoff als zukünftigem Energieträger.

Die „Grundlage einer Positionierung zu Wasserstoff“ seitens der österreichischen E-Wirtschaft erarbeitete das Beratungsunternehmen Frontier Economics im Auftrag von Oesterreichs Energie. Eingangs verweisen die Autoren auf die „ehrgeizigen Ziele“ der österreichischen Klima- und Energiepolitik. Bekanntlich ist geplant, den Strombedarf ab 2030 bilanziell ausschließlich mit erneuerbaren Energien zu decken. Nicht zuletzt deshalb beschloss das Parlament im Juli das Paket um das Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz (EAG-Paket). Überdies wird angestrebt, Österreich bis 2040 „klimaneutral“ zu machen und somit bilanziell ohne den Ausstoß von Treibhausgasen auszukommen.

Wasserstoff Speicher
© AdobeStock/malp

Als weitgehend unumstritten gilt, dass insbesondere für das Erreichen der Klimaneutralität „grüner“ Wasserstoff eine wesentliche Rolle spielen soll, also Wasserstoff, der durch die elektrolytische Zerlegung von Wasser mithilfe von Ökostrom gewonnen wird. Die Bundesregierung arbeitet bekanntermaßen an einer „Wasserstoffstrategie“, deren Veröffentlichung entsprechenden Aussagen zufolge noch für heuer vorgesehen ist. Frontier Economics befasst sich in der Grundlagen-Studie schwerpunktmäßig mit einer bereits „etablierten Wasserstoffwelt“. Quellen, Anm.) vom Sommer in den Winter“.

Die notwendigen Schritte dorthin und damit „Fragen wie kurzfristige Förderprogramme, Rolle von Pilotprojekten oder strommarktseitige (befristete) Ausnahmeregeln für Wasserstoff werden am Rande mitdiskutiert, sind aber nicht Fokus der Analyse“. Allerdings sind die Herausforderungen nicht zu unterschätzen: Um bis 2040 klimaneutral zu werden, müsse Österreich laut Frontier fossile Energieträger im Ausmaß von etwa 180 TWh pro Jahr in den Sektoren Verkehr, Industrie und Raumwärme ersetzen, wobei hierfür auch allfällige Bedarfsverminderungen durch Energieeffizienzmaßnahmen einen Beitrag leisten könnten. Die nötigen Wasserstoff-Mengen lassen sich aber hierzulande bzw. auch in der EU insgesamt nicht erzeugen. Frontier zufolge werde das „langfristig auch zu der Notwendigkeit von umfangreichen Wasserstoff-Importen führen und es benötigt daher europäische und globale Rahmenbedingungen für den Handel“.
 

Rolle würdigen

Laut den Erkenntnissen des Beratungsunternehmens bestünden vor allem drei Nutzungsmöglichkeiten für (grünen) Wasserstoff: Erstens könne dieser für die Dekarbonisierung in verschiedenen Sektoren verwendet werden, vor allem dort, wo es „keine oder nur eingeschränkte Optionen zur direkten Elek­trifizierung gibt“. Zweitens könne Wasserstoff zur großvolumigen und langfristigen Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien genutzt werden, Stichwort Power-to-Gas. Dies ermögliche Frontier zufolge die „saisonale Verschiebung von EE-Strom (Strom aus erneuerbaren

„Sollen Elektrolyseure das Stromsystem unterstützen und nicht belasten, also systemdienlich betrieben werden, wirkt sich das negativ auf die Wirtschaftlichkeit aus und erhöht den erforderlichen Förderbedarf.“

Auf lange Sicht lasse sich (grüner) Wasserstoff auch zur Rückverstromung in entsprechend ausgelegten Gaskraftwerken nutzen, was durch die Flexibilität dieser Kraftwerke ein wichtiger Beitrag zur „langfristigen Versorgungssicherheit im Stromsektor“ (Stichwort „Generation Adequacy“ bzw. langfristige Spitzenlastdeckung) sein werde. Für erforderlich hält Frontier in diesem Zusammenhang die Einspeisung „grünen“ Wasserstoffs in die bestehende Erdgas-Infrastruktur, um beispielsweise die umfangreichen Gasspeicher für Wasserstoff erschließbar zu machen. Klar sei der Studie zufolge: Die Politik habe Handlungsbedarf, und das schon bei grundlegenden Fragen. So gibt es weder auf europäischer noch auf österreichischer Ebene eine einheitliche Definition, was unter „grünem“ Wasserstoff zu verstehen ist. Frontier Economics hält eine solche Definition aber für erforderlich, „da nur bei einer Klassifizierung als ‚grüner‘ Wasserstoff damit verbundene Umweltvorteile vergütet werden können“.

Ein weiteres Problem sieht das Beratungsunternehmen darin, dass die Rolle von „grünem“ Wasserstoff bei der Dekarbonisierung nicht ausreichend gewürdigt werde, und das gerade auch finanziell. So gilt die Nutzung von Ökostrom zur Wasserstoffproduktion als „Endverbrauch“ und ist daher mit Abgaben belastet. Frontier zufolge sei das aber nicht gerechtfertigt: Bei der Elek­trolyse handle es sich um die „Umwandlung von Strom in einen Energieträger, der in der Folge einem Endenergie- bzw. stofflichen Verbrauch zugeführt wird“. Daher sollte entsprechend genutzter Ökostrom „nicht einer Energieabgabe unterliegen“. Noch klarer wird die Problemstellung, wenn Elektrolyseure bzw. Wasserstoff eine Rolle als (saisonaler) Speicher für das Stromsystem einnehmen, jedoch wie ein Endverbraucher behandelt werden. Sinnvoll wäre daher, die Energieabgabe in ihrer derzeitigen Form auf mittlere bis längere Sicht generell abzuschaffen. An ihre Stelle sollte eine CO2-Abgabe treten. Damit werde „sichergestellt, dass ‚grüne‘ Energie genutzt wird. Dadurch wird auch die Wettbewerbsposition von ‚grünem‘ Wasserstoff gegenüber fossilen Energieträgern erhöht“.
 

Gleiche Rahmenbedingungen

Wichtig sei laut Frontier Economics jedenfalls, faire Rahmenbedingungen für alle Technologien zur Dekarbonisierung einzuführen – und dies nach Möglichkeit europaweit. Nach wie vor ist die Herstellung „grünen“ Wasserstoffs erheblich teurer als die von „grauem“ Wasserstoff, der aus Erdgas gewonnen wird. Als nicht ausreichend für den Umstieg von „Grau“ auf „Grün“ betrachtet Frontier Economics das derzeitige Niveau der Preise im EU-weiten Handel mit CO2-Zertifikaten.

„Die langfristig benötigten Wasserstoff-Mengen lassen sich aber hierzulande nicht erzeugen. Das wird in Zukunft auch zu der Notwendigkeit von umfangreichen Wasserstoff-Importen führen.“

Und dazu kommt: Weil Wasserstoff in der Industrie für die Produktion einer Reihe wichtiger Waren wie etwa Computerchips benötigt wird, findet sich die Erzeugung der „grauen“ Version weiterhin auf der sogenannten „Carbon-Leakage-Liste“. Das heißt: Wer grauen Wasserstoff aus Erdgas herstellt, erhält dafür von den Behörden kostenlose CO2-Zertifikate, wenn bestimmte verfahrenstechnische Voraussetzungen erfüllt werden. Das aber bedeutet einen Wettbewerbsnachteil für „grünen“ Wasserstoff.

Ausdrücklich betont Frontier Economics in diesem Zusammenhang, dass in gewissen Bereichen der Sektoren Industrie, Wärme und Verkehr kaum Alternativen zu „grünem“ Wasserstoff für die Dekarbonisierung bestünden. In der Industrie gilt etwa eine strombasierte Stahlerzeugung als kaum machbar. Auch im Schwer-, Luft- und Schiffsverkehr sind andere Optionen rar. Im Wärmebereich stehen zwar grundsätzlich Wärmepumpen zur Verfügung, jedoch wird es auch hier verschiedene Technologien und Energieträger benötigen, um die Zielsetzungen zu erreichen.
 

Elektrolyseure fördern

Notwendig seien der Studie von Frontier Economics zufolge geeignete Voraussetzungen und Anreize für den systemdienlichen Betrieb der Elektrolyseure. Sollen diese das Stromsystem unterstützen und nicht belasten, muss der Elektrolyseur eine hohe Leistung aufweisen, wird aber über das Jahr betrachtet nur teilweise ausgelastet sein. „Dies wirkt sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit aus und erhöht den erforderlichen Förderbedarf“, heißt es in der Studie. Zu beachten sei laut dem Beratungsunternehmen ebenfalls, dass bei einem Elektrolyseur als zusätzlicher Verbraucher auch der Standort an einem (strom)netztechnisch geeigneten Ort relevant sein könne, um einen andernfalls notwendigen Netzausbau zu vermeiden oder wenigstens aufschieben zu können. Hilfreich wären daher entsprechende „Standortsignale“ seitens der Netzbetreiber sowie ein geeignetes Anreizsystem. Dieses könnte beispielsweise niedrigere Kosten für die Netznutzung oder einen geringeren Preis für den netzdienlich bezogenen Strom umfassen.
 

Überschussstrom nutzen

Bei der Erzeugung von „grünem“ Wasserstoff mit saisonal überschüssigem Ökostrom trete Frontier zufolge allerdings ein Problem auf: das der „Additionalität“. Gemeint ist damit Folgendes: Für den Verkehrssektor gilt auf EU-Ebene, dass Wasserstoff nur dann als „grün“ anzusehen ist, wenn zu seiner Produktion Ökostrom aus eigens zu diesem Zweck errichteten Anlagen verwendet wird. Mit anderen Worten: Die Nutzung von erneuerbarem Strom aus bestehenden Ökostromanlagen ist nach derzeitigem Stand für die Erzeugung von „grünem“ Wasserstoff für den Verkehrssektor nicht generell erlaubt. Auch die neuen Anlagen, die im Zuge des Ökostromausbaus errichtet werden, können dafür nicht herangezogen werden, da diese gefördert werden und damit nicht der „Additionalität“ entsprechen. Hier entsteht die Gefahr, dass verschiedene Standards und Regeln den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft verkomplizieren, bremsen oder gar verhindern. Gerade in der gegenwärtigen Entwicklungsphase mit vielen Pilotprojekten sollte der regulatorische Rahmen möglichst einfach und einheitlich gestaltet sein. Außerhalb des Verkehrssektors gibt es bislang noch keine einschlägigen Regeln, und auch die Bestimmungen für diesen Sektor müssen bis Jahresende erst im Detail ausgestaltet werden. Den Ausführungen von Frontier Economics zufolge sei eine Lösung dieses Problems nur auf politischer Ebene zu erreichen. Generell sollte „möglichst früh der Rechtsrahmen für einen Wasserstoffmarkt entwickelt werden, was auch Aspekte wie die Definition von Kriterien für die Zertifizierung von Herkunft und Nachhaltigkeit verschiedener H2-Typen umfasst“.