PIK: „Versorgung mit grünem Wasserstoff kurzfristig knapp und langfristig unsicher“

Die geplanten Investitionen und Anstrengungen den Markthochlauf von grünem Wasserstoff anzutreiben, werden nicht dazu reichen den Treibstoff eine gewichtige Rolle in der Energiewirtschaft zu verleihen. Bis 2030 liegt der Anteil von Wasserstoff und Folgeprodukten wie Methanol am Endenergieverbrauch bei unter einem Prozent. Somit bleibt die Versorgungslage mit grünem Wasserstoff kurzfristig knapp und langfristig unsicher.

Das geht aus einer Studie des Potsdamer-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) hervor, die Anfang September im renommierten Fachblatt ‚Nature Energy‘ erschien. Mit dem Ausbau von Windkraft und Photovoltaik hat man zwar bereits erhebliche Erfahrungen gesammelt, wie sich durch öffentliche Investitionen Innovations- und Skaleneffekte beschleunigen lassen, doch der benötigte Markthochlauf von Elektrolyseuren stelle den Ausbau der Erneuerbaren in den Schatten.

„Ein großer Teil der Debatte und Forschung über Wasserstoff drehte sich um nachfragebezogene Fragen nach geeigneten Anwendungen, Märkten und Sektoren“, sagt der leitende Studienautor Adrian Odenweller vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung.  „Aber bisher hat noch keine Studie mit Blick auf das Angebot von Wasserstoff den Engpass möglicher Ausbaupfade für die Elektrolyse analysiert – eine noch junge Technologie, die rasche Innovation und Verbreitung erfahren muss, um ihr Potenzial für den Klimaschutz zu entfalten.“

Um den Bedarf zu analysieren, nutzen die Forschenden eine Computersimulation. Damit konnten sie die wahrscheinliche Verbreitung der verschiedenen Energietechnologien untersuchen und so Schlussfolgerungen zur Wahrscheinlichkeit und Durchführbarkeit des Ausbaus der Elektrolysekapazität simulieren.

Bis 2030 werden weder in Europa noch global mehr als ein Prozent des Endenergieverbrauchs aus grünem Wasserstoff gewonnen werden. Erst zum Jahr 2040 werde der Durchbruch gelingen. Dann könnten es zwischen drei und elf Prozent des europäischen Endenergiebedarfs sein, der aus grünem Wasserstoff gewonnen wurde. Global betrachtet dürfte der Anteil nicht über drei Prozent hinauswachsen.

Der Weg dorthin sei von Investitionsrisiken und großen Unsicherheiten gespickt. „Zwar macht dies den grünen Wasserstoff aus politischer Sicht zu einer riskanten Wette“, sagt Mitautor Falko Ueckerdt, der ebenfalls vom PIK kommt. „Aber historische Analogien deuten darauf hin, dass notfallähnliche politische Maßnahmen zu wesentlich höheren Wachstumsraten führen könnten, was den Durchbruch beschleunigen und die Wahrscheinlichkeit der zukünftigen Verfügbarkeit von Wasserstoff erhöhen würde.“

Eine Beschleunigung braucht es auf jeden Fall. Um auf einen 1,5-Grad-Pfad zu kommen, muss die globale Elektrolyseur Kapazität bis 2050 um das 6000 bis 8000-fache steigen. Das könnte durchaus erreicht werden, wenn durch die Politik notfallähnliche Maßnahmen auf den Weg gebracht werden. Die Forschenden vergleichen das mit anderen Situationen, in denen Entwicklungsprozesse durch staatliches Eingreifen stark beschleunigt wurden. Die Autoren nennen hier beispielsweise die hohen öffentlichen Ausgaben und die zentrale Koordinierung bei der Kernkraft in Frankreich oder den Ausbau der Hochgeschwindigkeitszüge in China.

An diesem Beispiel soll sich die Investitionsbereitschaft in grünen Wasserstoff orientieren. „Dies könnte den Teufelskreis aus unsicherem Angebot, unzureichender Nachfrage und unvollständiger Infrastruktur durchbrechen und ihn in einen positiven Rückkopplungsmechanismus verwandeln, bei dem jede Komponente die andere unterstützt. Die Probleme kurzfristiger Knappheit und langfristiger Ungewissheit sind zwei Seiten derselben Medaille – und könnten durch eine stärkere politische Unterstützung, die gemeinsame Erwartungen an ein schnelles Wachstum weckt, gemeinsam gelöst werden“, sagt Mitautor Gregory Nemet von der University of Wisconsin-Madison.

Bei aller Euphorie, mehr Geld in die Wasserstoff-Industrie zu stecken, verweisen die Autoren aber auch auf die Gefahren, das Potenzial von grünem Wasserstoff zu überschätzen. Politische Entscheidungsträger sollen dafür sorgen, dass der grüne Brennstoff auch wirklich nur dort zum Einsatz kommt, wo eine direkte Elektrifizierung nicht darstellbar ist. Die Stahlindustrie wäre so ein Fall. Die generelle Verfügbarkeit von Wasserstoff darf aber nicht als Vorwand dienen die Einführung von aktuell günstigen und leicht verfügbaren Technologien wie der Elektromobilität oder Wärmepumpen künstlich in die Länge zu ziehen.