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Wasserstoff und die Energiewende: Ist das „H“ die Zauberformel?

  • 04 Oktober 2022 (10 Minuten Lesezeit)

  • Wasserstoff ist nicht die Wunderwaffe gegen den Klimawandel, kann aber ein sinnvoller Baustein in der Strategie zur Dekarbonisierung unseres Energiesystems sein – wenn es ohne CO2-Emissionen produziert wird.
  • Ziel sollte die Entwicklung eines Wasserstoffökosystems auf Grundlage von grünem Wasserstoff sein. Dazu braucht es Investitionen in die Transport- und Speicherinfrastruktur.
  • Aus Investmentsicht sind die Bereiche erneuerbarer Strom und integrierte Wasserstofflieferketten unserer Meinung nach interessanter als Ausrüster.

In seinem Bericht aus dem August 2021 hat das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) klargemacht, dass der Mensch einen enormen Anteil an den weltweiten Treibhausgasemissionen hat, vor allem durch die Emission von Kohlenstoff (CO₂) und Methan (CH₄).1 Um den Anstieg der Erderwärmung und den Schaden für das Ökosystem unseres Planeten zu begrenzen, müssen diese Emissionen sinken, und dazu muss die Wirtschaft CO₂-frei werden.

Zurzeit sind wir trotz der steigenden Bemühungen von Regierungen, Unternehmen und Investoren einer Wirtschaft verhaftet, die bereits seit der industriellen Revolution von fossilen Brennstoffen getragen wird. Kohle, Rohöl und Erdgas, die zusammen etwa 80% der Emissionen verursachen, haben immer ausreichend Energie geliefert, die einfach zu transportieren und zu speichern ist.2

Im Zuge der Dekarbonisierung unserer Wirtschaft und Gesellschaft werden wir stärker zur Kasse gebeten, weil die Kosten von Kohlenstoff spürbar werden. Im volkswirtschaftlichen Jargon würde man sagen: Wir internalisieren eine Externalität. Durch den Betrieb zweier Energiesysteme nebeneinander während der Übergangszeit entstehen zusätzliche Kosten, aber die Energiewende bringt auch Investitionen und Wachstum mit sich.3

Auch unser Verhalten und die Gesellschaft werden sich verändern. Wir werden schwere Konsumentscheidungen treffen und die Begriffe „Grundbedürfnisse“ und „Luxus“ neu definieren müssen. Die Selbstverständlichkeit der sofortigen Verfügbarkeit von Energie, Waren und Dienstleistungen könnte – zumindest in reichen Ländern mit hohen Pro-Kopf-Emissionen – infrage gestellt werden.

In diesem Zusammenhang hat Wasserstoff, genauer gesagt Diwasserstoff oder H2, neben anderen Maßnahmen, Hebeln und grundsätzlichen Lösungen zur Dekarbonisierung in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen.4 Wasserstoff kann Stromquelle, , Brennstoff, Rohstoff oder Energiespeicher sein, ohne dass CO2 entsteht. Allerdings ist es für Investoren immer schwierig zu prognostizieren, wie schnell und stark eine Veränderung sein wird und welche Auswirkungen sie auf die Unternehmen und Branchen haben kann, deren Finanzierung wir unterstützen. Am Ende dieser Einführung finden Sie den Link zum vollständigen Artikel.

Graubereich

Der Wasserstoffmarkt existiert bereits. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) wurden 2020 weltweit etwa 90 Millionen Tonnen Wasserstoff produziert.5 Genutzt wird er hauptsächlich, um Schwefel aus Kraftstoffen zu entfernen und Düngemittel zu produzieren. In den meisten Ländern wird Wasserstoff aus Methan gewonnen, dem wichtigsten Bestandteil von Erdgas. In China erfolgt die Produktion mittels Kohlevergasung. Bei beiden Prozessen wird viel CO2 freigesetzt. Schätzungen zufolge entstehen durch die Herstellung von Wasserstoff jedes Jahr etwa 900 Millionen Tonnen davon. Das sind 2,5% der weltweiten Emissionen.  Deshalb wird Wasserstoff, der aus Erdgas und Kohle gewonnen wird, „grau“ bzw. „schwarz/braun“ genannt. Aus Erdgas hergestellter Wasserstoff, bei dem die CO₂-Emissionen abgeschieden werden, wird als „blauer“ Wasserstoff bezeichnet.

Tatsächlich geht es bei dem ganzen Wirbel um Wasserstoff um den sogenannten grünen Wasserstoff. Er entsteht durch die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Quellen. Dabei entsteht kein CO2. Der IEA zufolge hatte grüner Wasserstoff 2020 allerdings nur einen verschwindend geringen Anteil von 0,03% an der gesamten Wasserstoffproduktion.5 Außerdem ist er erheblich teurer als grauer Wasserstoff – nach den meisten Analysen mindestens dreimal so teuer.

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Quelle: AXA IM

In allen Energiewende-Szenarien wird von einem wachsenden Wasserstoffmarkt ausgegangen, weil Wasserstoff in Zukunft in weiteren Bereichen Anwendung finden kann als heute und die Kosten von grünem Wasserstoff erheblich sinken. Das erwartete Wachstum reicht von einer Verdopplung bis hin zu einer Versechsfachung bis 2050.  Wenn der Markt größer wird, gehen die Kosten zurück. Das gilt auch für grünen Strom und die angemessene Industrialisierung der Elektrolyse.

Nach aktuellen Kostenschätzungen dürfte grüner Wasserstoff in etwa zehn Jahren wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein. Wenn CO2-Emissionen Kosten verursachen (idealerweise weltweit) und diese Kosten hoch genug sind, würde dies grünen Wasserstoff attraktiver machen, weil grauer Wasserstoff dann teurer wäre.

Wasserstoff könnte auch in der Diskussion über strategische Metalle in der Energiewende eine Rolle spielen. Es gibt zwei wesentliche Elektrolyse-Technologien: die alkalische und die mittels Protonenaustausch-Membran (PEM). Bei beiden sind große Mengen von Nickel beziehungsweise Iridium erforderlich. Dafür muss viel in den Bergbau investiert werden.

Die wichtigste Komponente für die Produktion von grünem Wasserstoff im großen Stil sind allerdings die enormen Mengen an erneuerbarem Strom, weil bei der Wasserelektrolyse viel Strom benötigt wird. Zwar dürften die erneuerbaren Energiekapazitäten schnell wachsen und sich dieses Wachstum vermutlich sogar noch beschleunigen, aber die Produktion von grünem Wasserstoff würde einen großen Teil davon brauchen. In ihrem Netto-Null-Szenario geht die IEA davon aus, dass die Herstellung von grünem Wasserstoff bis 2050 10% des weltweit produzierten Stroms verbrauchen wird. Heute sind es nahezu 0%.

Der enge Zusammenhang zwischen grünem Wasserstoff und erneuerbarem Strom wirft einige Fragen auf:

 

  • Verdrängung: Erneuerbarer Strom, der für die Produktion von Wasserstoff gebraucht wird, steht für nichts anderes zur Verfügung, ist aber ein wichtiger Faktor bei der Dekarbonisierung unserer Wirtschaft.
  • Energieeffizienz: Wasserstoff ist ein vergleichsweise ineffizienter Energieträger, weil man für seine Herstellung und den Transport so viel Energie braucht.  Die direkte Elektrifizierung ist dem Wasserstoff überlegen und sollte deshalb möglichst bevorzugt werden.
  • Anwendung: Wasserstoff wird häufig zum Zaubermittel für die Lösung aller Energieprobleme hochstilisiert. Dazu muss man seine bestehende Produktion grüner machen und zugleich sicherstellen, dass neue Wasserstoffkapazitäten für Anwendungen genutzt werden, für die es keine besseren Alternativen gibt.

 

Aus unserer Sicht sollte er deshalb vor allem zur Dekarbonisierung des Schwerlast- und Langstreckenverkehrs auf Straßen und Meeren, zur Stahlproduktion und möglicherweise für Industrieprozesse genutzt werden, die hohe Temperaturen benötigen. Weil Wasserstoff gelagert werden kann (üblicherweise in unterirdischen Salzkavernen), kann er auch eine Rolle bei der Steuerung von Stromnetzen spielen, wo intermittierende Quellen vorherrschen.

Außerdem sollte man alternative Technologien im Auge behalten. Beispielsweise könnten Fortschritte bei der Batterietechnologie Wasserstoff in einigen Bereichen unattraktiver machen.

Chancen für Investoren

Eine von Wasserstoff getriebene Wirtschaft hätte den Vorteil, dass die Energieproduktion vor Ort stattfinden könnte, wo immer es Wind, Sonne und Wasser gibt. Das könnte helfen, die Abhängigkeit von importierten fossilen Brennstoffen abzubauen.  Zwar ist die Wasserverfügbarkeit offenbar kein technisches und kostspieliges Hindernis – die Entsalzung von Brack- oder Meerwasser ist eine machbare Alternative zu Süßwasser in wasserarmen Regionen –, aber es könnte Probleme mit der gesellschaftlichen Akzeptanz in den betroffenen Regionen geben.

Insgesamt sind Akzeptanz und Wahrnehmung der Risiken von Wasserstoff wichtige Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt. Wasserstoff ist eine chemische Verbindung. Sie ist leicht entflammbar, und es kann zu Leckagen kommen. Zudem ist der Umgang mit Wasserstoff in den bestehenden Wertschöpfungsketten schwierig, weil er unter hohem Druck und/oder bei sehr niedrigen Temperaturen transportiert und gelagert werden muss. Hinzu kommen möglicherweise ganz praktische Probleme, weil man immens viele Wind- und Solarparks benötigt.

Aus unserer Sicht sollten Investoren die Chancen und Risiken von Wasserstoff mit großer Vorsicht beurteilen.

Erneuerbarer Strom ist eine gute und naheliegende Möglichkeit, um vom Wachstumspotenzial des grünen Wasserstoffs zu profitieren. Die verstärkte Nutzung von Strom und die Elektrifizierung vieler Prozesse versprechen ein jahrzehntelanges Wachstum der Märkte für Solar- und Windenergie. Wir betrachten grünen Wasserstoff als einen von vielen Wachstumstreibern, er birgt aber auch Risiken. Stromversorger, die nachweislich auf Erneuerbare setzen, dürften vom Wachstum des Wasserstoffmarktes profitieren.

Wir wissen aber auch, dass Wasserstoff kein einfaches Element ist. Deshalb gehen wir davon aus, dass Unternehmen wie Hersteller von Industriegas, die sich bereits heute mit seiner Herstellung – und vor allem mit Transport und Lagerung – befassen, einen Wettbewerbsvorteil haben.  Ihr Know-how im Managementkomplexer Wertschöpfungsketten könnte ihnen einen Vorteil gegenüber künftigen Konkurrenten verschaffen. Einige wenige integrierte Öl- und Gasunternehmen, vor allem aus dem Westen, haben bereits begonnen, in Wasserstoff zu investieren. Ihre Erfahrung mit komplexen Energie-Wertschöpfungsketten und chemischen Prozessen könnte sie zu vertrauenswürdigen Playern am Wasserstoffmarkt machen, auch wenn sie noch für einige Jahre vor allem Energie aus fossilen Brennstoffen herstellen.

Bei Ausrüstern könnten die Risiken dagegen die Chancen überwiegen. Vor allem die Umsätze von Herstellern von Elektrolyse-Technologien könnten steigen, aber hier wachsen auch Preisdruck und Wettbewerb.  Die Bereitsteller der technischen Mittel zur Herstellung von grünem Wasserstoff könnten bald ihre Alleinstellungsmerkmale verlieren.

Wasserstoff und die Energiewende: Ist das „H“ die Zauberformel?
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