Grüner
Wasserstoff:
Wettlauf um die Welt
text Sebastian Wolking

Alleine wird Deutschland einen Bedarf an grünem Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen in Zukunft nicht decken können. Internationale Energie- und Wasserstoff-
partnerschaften sind da eine sinnvolle Option – und
Grundlage für eine deutsche Importstrategie. Der vom Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) erstellte
PtX-Potenzialatlas zeigt, welche Standorte
infrage kommen.

er Süden Südamerikas ist spitze. An den Küsten Patagoniens und Feuerlands weht der Wind oft mit Geschwindigkeiten von mehr als 50 Kilometern pro Stunde im Schnitt, so häufig wie nirgends sonst auf der Welt. „Standorte in Argentinien haben sehr hohe Windgeschwindigkeiten. Damit können alleine durch Windanlagen mehr als 5.000 Volllaststunden generiert werden“, sagt Christoph Zink, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) in Kassel. „Unsere Analysen zeigen: So preiswert wie hier können PtX-Produkte sonst nirgends auf der Welt hergestellt werden.“ Auch im Nachbarland Chile bläst der Wind gerne und kräftig. In der Provinz Magallanes in Südchile sollen schon bald 700 Windräder in die Höhe ragen. Sie liefern den Strom, der mittels Elektrolyse grünen Wasserstoff hervorbringt, um daraus letztlich synthetische Kraftstoffe herzustellen. Im kommenden Jahr sollen hier bereits 130.000 Liter E-Fuels produziert werden, in 2026 gar 550.000.000 Liter. Die synthetischen Kraftstoffe können Autos mit Verbrennungsmotoren antreiben, aber auch Schiffe, Flugzeuge und Lkw. Laut ihren deutschen Betreibern, Siemens und Porsche, ist die Anlage in Chile die weltweit erste kommerzielle Produktionsanlage für synthetische, CO2-neutrale Kraftstoffe. Die Bundesregierung fördert das Projekt.
Die Anlage am Südzipfel Amerikas ist Vorbote einer internationalen Wasserstoffwirtschaft, die in den kommenden Jahren entstehen und die Weltwirtschaft grüner, sauberer, besser machen soll. Die Potenziale sind wahrlich gigantisch. Langfristig könnten außerhalb Europas insgesamt rund 109.000 Terawattstunden in Form flüssigen grünen Wasserstoffs oder 85.000 bis 88.000 Terawattstunden als klimaneutrale synthetische Kraft- und Brennstoffe produziert werden, hat das Fraunhofer IEE in seinem Power-to-X-Potenzialatlas berechnet. Das sei mehr als genug, um den weltweiten – und damit auch Deutschlands – Bedarf zu decken. Für Deutschland prognostiziert die Bundesregierung in ihrer „Nationalen Wasserstoffstrategie“ bis 2030 einen Wasserstoffbedarf von 90 bis 110 Terawattstunden. Der Großteil davon dürfte aus dem Ausland kommen.

Investoren brauchen Planungssicherheit
Mit 20 Ländern hat die Bundesrepublik bislang Energiepartnerschaften geschlossen, zum Beispiel mit den USA und Tunesien, mit den Vereinigten Arabischen Emiraten und der Ukraine. Hinzu kommen spezielle Wasserstoffpartnerschaften, mit Australien und Marokko etwa. Die letzte gab das Bundesforschungsministerium im August mit Namibia bekannt. 40 Millionen Euro an Zuschüssen sollen dort in grüne Wasserstoffprojekte fließen.
„Unsere Klimaziele erreichen wir nur zusammen mit den Entwicklungsländern“, so der ehemalige CDU-Entwicklungsminister Gerd Müller, kurz bevor er und seine Regierung von der Ampel-Koalition abgelöst wurden: „Grüner Wasserstoff benötigt riesige Mengen an Erneuerbaren Energien. Die Voraussetzungen für die Produktion sind in vielen Ländern des Südens ideal – zum Beispiel in Nordafrika oder Brasilien. Wir arbeiten daran, in spätestens fünf Jahren die Wasserstoffproduktion dort im industriellen Umfang zu starten.“ Dass die rot-grün-gelbe Regierung um Olaf Scholz diese Linie weiterverfolgen wird, ist wahrscheinlich. Laut Koalitionsvertrag will sie „europäische und internationale Klima- und Energiepartnerschaften für klimaneutralen Wasserstoff vorantreiben“. Namentlich erwähnt wird die Ukraine, mit der man eine „Vertiefung der Energiepartnerschaft“ anstrebt – die Produktion von grünem Wasserstoff inklusive. Gleichzeitig will die Scholz-Regierung stärker mit Russland zu Zukunftsthemen – zum Beispiel Wasserstoff – zusammenarbeiten. Insgesamt taucht der Begriff Wasserstoff im aktuellen Koalitionsvertrag 25-mal auf – ein deutlicher Anstieg im Vergleich zu den acht Erwähnungen, die der vorherige Koalitionsvertrag der Groko 2018 enthalten hatte.
Dies macht es aber nicht einfacher, die Wasserstoffproduktion international hochzufahren. „Deutschland ist heute ein großer Importeur von Energie und wird dies auch in Zukunft bleiben“, schreibt das Bundeswirtschaftsministerium auf seiner Website. „Deshalb sind grenzüberschreitende Lieferketten auch für Wasserstoff von großer Bedeutung.“
Die Top Ten der Welt
Sämtliche Regionen der Erde haben die Fraunhofer-Forscher unter die Lupe genommen und auf ihr Erzeugungspoten­zial überprüft. Am günstigsten könnten Wasserstoff und PtX-Kraftstoffe demnach mithilfe von Windparks in Argentinien und Chile hergestellt werden; auch Venezuela und Mauretanien wären günstige Standorte. 80 Prozent der weltweiten Landfläche, auf der sich eine Power-to-X-Produktion anbietet, entfallen laut Potenzialatlas auf nur zehn Länder. „Ein Viertel des globalen PtX-Potenzials liegt in den Vereinigten Staaten. Dass die Potenziale in den USA so immens sind, hat mich überrascht“, sagt Zink. Hinter den USA folgen Australien, Argentinien, Russland, Ägypten, Kanada, Mexiko, Libyen, Chile und Saudi-Arabien. Südamerika hat den Wind, Afrika und Australien haben die Sonne, hier bietet sich die Stromerzeugung via Photovoltaik an. In Nordamerika gibt es viele Hybrid-Standorte, an denen sowohl Wind- als auch Solarkraft zum Tragen kommen. Grundsätzlich gut geeignet sind Flächen an Binnengewässern, deren Süßwasser für die Elektrolyse verwendet werden kann.
Aus mitteleuropäischem Blickwinkel sind die Länder Nordafrikas aufgrund ihrer geografischen Nähe heiße Kandidaten. In Marokko soll mit deutscher Hilfe eine Pilotanlage mit einer Elektrolyseleistung von rund 100 Megawatt entstehen. Schon heute produziert das Königreich 30 Prozent seines Bedarfs aus erneuerbarer Energie. Und auch das windstarke Russland ist ein Favorit. Die Deutsch-Russische Auslandshandelskammer fordert bereits ein deutsch-russisches Pilotprojekt zur Erzeugung grünen Wasserstoffs. Der Ausbau erneuerbarer Energien steht in Russland zwar nicht auf der politischen Agenda, der Export von Wasserstoff aber wird immer mehr zum Thema, denn die wirtschaftlichen Perspektiven sind verlockend. Über umgewidmete Gaspipelines könnte Wasserstoff schnell und günstig nach Mitteleuropa gelangen. Um die potenzielle Nutzung der gerade fertiggestellten Ostseepipeline Nord Stream 2 als künftige Wasserstoffpipeline ist bereits eine heftige Debatte entbrannt.
Denn die Produktion ist das eine, der Transport das andere. Und da schmilzt der Vorteil von Großmächten der Erneuerbaren Energien wie Argentinien, Chile oder Australien aufgrund der größeren Entfernungen ganz schnell wieder dahin. Nichtsdestotrotz ist der Transport von Wasserstoff auch per Schiff möglich. Insbesondere auf weiten Strecken spricht vieles für einen Transport flüssiger Energieträger. Bevor es auf ein Schiff geladen wird, muss das Hydrogen stark gekühlt werden, damit es sich verflüssigt. Oder man verpackt den Wasserstoff in ein anderes Molekül wie Ammoniak, in Methanol oder in Trägeröle, sogenannte Liquid Organic Hydrogen Carriers (LOHC). Den ersten hochspezialisierten Wasserstofftanker der Welt, die Suiso Frontier, entwickelte das japanische Unternehmen Kawasaki Heavy Industries, um damit flüssigen Wasserstoff von Australien nach Japan zu verschiffen. Die Jungfernfahrt soll bis März 2022 erfolgen. „Auch deutsche Reedereien zeigen großes Interesse, sich mit dem Bau von Wasserstofftankern zu beschäftigen“, sagt Christian Denso vom Verband Deutscher Reeder. „Wasserstofftanker sind jedoch enorm teure und spezielle Schiffe mit komplexen Bauabläufen. Der Bau und Betrieb eines solchen Spezialtankers rechnet sich zum heutigen Zeitpunkt nur, wenn vor dem Bau bereits sichergestellt wird, dass der zu transportierende Wasserstoff verfügbar ist und das Schiff dauerhafte Beschäftigung findet.“ Auch die Häfen benötigen die entsprechende Infrastruktur. Seinen eigenen Wasserstoff-Masterplan hat Europas größter Hafen in Rotterdam entwickelt, um Hydrogen künftig aus aller Welt in die Niederlande transportieren, weiterverarbeiten und verteilen zu können  – auch ins benachbarte Deutschland.
Weitaus einfacher ließen sich grüne synthetische Kraftstoffe, Folgeprodukte des grünen Wasserstoffs, per Schiff transportieren. „Klassische“ Tanker könnten ohne die Notwendigkeit zur Umrüstung synthetische Kraftstoffe aus wind- und sonnenreichen Regionen nach Deutschland transportieren. Die Ladung von insgesamt 252 klassischen Tankern könnte den jährlichen Bedarf von 18 Millionen Tonnen Benzin und 37,8 Millionen Tonnen Diesel für die individuelle Mobilität in Deutschland CO2-neutral decken.
„So preiswert können PtX-Produkte sonst nirgends auf der Welt hergestellt werden.“
Christoph Zink,
wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaf tund Energiesystemtechnik (IEE) in Kassel
Roadmap für den Klimaschutz
Die Vereinigung Hydrogen Council zählte Anfang des Jahres 228 Wasserstoffprojekte weltweit, hauptsächlich in Europa, Australien, dem Nahen Osten und Chile. Insgesamt haben schon mehr als 30 Länder eine Wasserstoff-Roadmap entwickelt, weitere sind in Arbeit. Nicht alle von ihnen sind Deutschlands enge Partner, manche wohl eher Rivalen. So wie China, das aktuell nicht weniger als 53 Wasserstoffprojekte verfolgt, darunter eine Elektrolyseanlage mit einem 200-Megawatt-Solarpark in der Region Ningxia. Trotzdem wird das energiehungrige Reich der Mitte den Vorhersagen zufolge Importland bleiben – und mit Europa und Deutschland um grünen Wasserstoff konkurrieren.
Die gute Nachricht: Es ist potenziell genug für alle da. Vorausgesetzt, Energieeffizienz und direkte Stromnutzung werden künftig deutlich gesteigert. In diesem Fall, so das Fraunhofer IEE, „reichen die ermittelten Potenziale aus, um den verbleibenden Bedarf an grünem Wasserstoff sowie klimaneutralen Brenn- und Kraftstoffen zu decken – in Deutschland wie weltweit.“
Offshore-Ausbau: Frischen Wind reinbringen

So stark wie vor Chile und Argentinien pustet der Wind an der deutschen Bucht zwar nicht. Aber will Deutschland auch eine eigene Wasserstoffproduktion aufbauen, kommt es wohl nicht daran vorbei, die Naturgewalt der Nordsee zu nutzen. Die gesetzlichen Weichen dafür wurden in den vergangenen Jahren gestellt.
Im laufenden Jahr ist hierzulande trotzdem keine einzige Offshore-Windanlage errichtet worden — zum ersten Mal seit mehr als zehn Jahren. Branchenvertreter wie der Bundesverband der Windparkbetreiber Offshore (BWO) fordern daher, endlich Tempo
zu machen. Die Bundesregierung müsse verbindliche Ausbauziele für die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Offshore-Windenergie festlegen, größere Flächen in der Nordsee ausweisen und ausschreiben, einheitliche Genehmigungsstandards entwickeln und den Bau einer Wasserstoff-Transportpipeline durch die Nordsee ermöglichen, so die wichtigsten Punkte aus ihrem Forderungskatalog. Von der
Planung bis zum Anschluss einer Offshore-Anlage dauert es wohlgemerkt bis zu zehn Jahre.
Ein halbes Dutzend Projekte sind aktuell in Vorbereitung. So will etwa ein 70 Unternehmen starkes Konsortium – darunter RWE, Siemens und Shell – vor Helgoland Windräder mit zehn Gigawatt Erzeugungsleistung in den Meeresboden rammen. Eine Million Tonnen grüner Wasserstoff könnten schon bald aus der Nordsee gewonnen werden, heißt es auf der Projekthomepage von „Aquaventus“. „Bald“ bedeutet in diesem Fall das Jahr 2035.

Beste Bedingungen
Nordafrika kann zum Vorreiter beim Klimaschutz und beider Produktion von grünem Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen werden.
Grüner Luftverkehr
Passagier- und Transportflugzeuge können nicht auf Batterieantrieb umsteigen – doch mit dem Markthochlauf von PtX-Technologien kann Fliegen klimaneutral werden.
Maritimer Einsatz
Grüner Wasserstoff und grüne strombasierte flüssige Kraftstoffe eignen sich auch für den klimaneutralen Gebrauch auf hoher See, beispielsweise bei Kreuzfahrtschiffen.
Saudi-Arabien: Die Wüste grün machen

Kein Land baut so auf schwarzes Gold wie Saudi-Arabien. Die Saudis sind der größte Erdölexporteur der Welt, fast 80 Prozent ihrer Ausfuhren sind Öl, annähernd 90 Prozent der Staatseinnahmen gehen auf Öl zurück, der Anteil am Bruttoinlandsprodukt liegt bei über 40 Prozent, Saudi Aramco ist die größte Erdölfördergesellschaft der Welt.
Doch das Land will vorbereitet sein auf den Tag, an dem die Ölquellen versiegen – und „der größte Exporteur von Wasserstoff auf dem Globus werden“, wie Energieminister Prinz Abdulaziz bin Salman Al Saud ankündigte. Das Potenzial ist vorhanden. Mit über
2,1 Quadratkilometern ist Saudi-Arabien der zwölftgrößte Flächenstaat der Welt – und sechsmal so groß wie Deutschland.
Im PtX-Atlas vom Fraunhofer-Institut steht Saudi-Arabien sogar auf Platz zehn der Länder mit den größten Flächenpotenzialen für die Erzeugung von grünem Wasserstoff und PtX-Kraftstoffen. Vor allem die Küstenstreifen im Westen am Roten Meer und im Osten am Persischen Golf seien hervorragende Hybrid-Standorte, an denen Wind und Sonne gemeinsam arbeiten können. Auch die Provinz Asir im Süden bietet sich an. Zudem sind die sozioökonomischen Rahmenbedingungen ordentlich, deutlich besser jedenfalls als in den meisten Ländern des Nahen Ostens und Afrikas.
Während die Bundesrepublik gegenwärtig kaum Öl aus dem Scheich-Reich bezieht, könnte Wasserstoff bald per Tanker seinen Weg nach Europa finden. Für 4,3 Milliarden Euro baut das Königreich gerade die größte Wasserstofffabrik der Welt, auch die Thyssenkrupp-Tochter Uhde ist beteiligt. Die Bundesregierung hat Saudi-Arabien fest im Blick. Im März unterzeichneten die Wirtschaftsminister beider Länder eine gemeinsame Absichtserklärung zur Zusammenarbeit im Bereich Wasserstoff. Die Seiten streben an, so steht es im Papier, „die Zusammenarbeit zwischen Saudi-Arabien und Deutschland zur Erzeugung, Weiterverarbeitung, Anwendung und zum Transport von sauberem Wasserstoff zum Wohle beider Länder zu fördern.“ Allerdings gibt es starke Konkurrenz, sogar im eigenen Hinterhof. Auch mit den drei Nachbarn Jordanien, Oman und den Vereinigten Arabischen Emiraten hat Deutschland Energieabkommen geschlossen.
„Deutschland ist heute ein großer Importeur von Energie und wird dies auch in Zukunft bleiben.“
Website des Bundeswirtschaftsministeriums zur Rolle von grünem Wasserstoff bei der Energiewende