Der Enabler: Mit Wasserstoff kommunal klimaneutral

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Städte und Gemeinden sollten sich frühzeitig mit dem Thema Wasserstoff beschäftigen. Denn: Wasserstoff ist eine Schlüsseltechnologie für das Erreichen der kommunalen CO2-Neutralität.

Teil 3 der Blogserie Perspektivwechsel im Wasserstoff-Ökosystem.

Der Klimawandel ist die zentrale Herausforderung des 21. Jahrhunderts

Klimaschutz hat eine Dauerpräsenz in Diskussionen von Politik und Wirtschaft erreicht. In den Medien, in Strategiekonzepten, aber auch in den Rathäusern unserer Republik ist das Thema weit oben auf der Agenda angekommen. Mittlerweile ist klar geworden, um dieser Herausforderung begegnen zu können, bedarf es einer umfassenden Transformation aller Wirtschafts- und Lebensbereiche. Und: Ohne die vollständige Umstellung unserer Energieversorgung wird die Transformation – also die Energiewende – nicht gelingen. Ein wichtiger Enabler hierbei wird Wasserstoff sein. Wasserstoff ist ein Energiespeicher und Energieträger, der vielfältig eingesetzt werden kann, beispielsweise im Bereich der Mobilität oder dem Wärmesektor. Durch die vielfältige Nutzbarkeit von Wasserstoff ist er ein wichtiger Bestandteil der Sektorkopplung.

Wasserstoff ist jedoch nicht gleich Wasserstoff – zum Gelingen der Energiewende ist die Erzeugungsart maßgeblich. So wird beispielsweise grauer Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Das CO2 wird dabei ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt den Treibhauseffekt. Wird das bei der Herstellung von grauem Wasserstoff entstehende CO2 abgeschieden und gespeichert, spricht man von blauem Wasserstoff. Blauer Wasserstoff ist damit bilanziell klimaneutral. Türkiser Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan produziert. Hierbei entsteht statt CO2 fester Kohlenstoff. Die wichtigste Art des Wasserstoffs zur Erreichung der Klimaziele ist der grüne Wasserstoff. Durch die Elektrolyse von Wasser, bei der ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt wird, entsteht Wasserstoff der vollkommen CO2-frei produziert wurde.

Die Bundesregierung hat die Bedeutung von Wasserstoff erkannt und Förderprogramme auf den Weg gebracht

Dabei ist die Technologie für die Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff nicht neu. Beispielsweise bewilligte die Bundesregierung im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie von 2006 bis 2016 rund 700 Mio. Euro Fördermittel. Der Handlungsdruck zur Umsetzung der nachhaltigen Transformation und der Klimaschutzmaßnahmen, insbesondere der Umbau unseres Energiesystems, muss sich beschleunigen. Im Juni 2020 verabschiedete das Bundeskabinett deshalb die Nationale Wasserstoffstrategie. Dies geschah vor dem Hintergrund, dass Wasserstoff in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung der Wirtschaft beitragen kann. Gleichzeitig soll die Nationale Wasserstoffstrategie auch die deutsche Wirtschaft bei der (Weiter-)Entwicklung unterstützen und für nachhaltiges Wachstum im Bereich klimaneutraler Technologien sorgen. Ziel ist es, bis 2030 Erzeugungsanlagen mit einer Gesamtleistung von 5 GW zu errichten. Um die hohe erwartete Nachfrage unseres Industrielandes zu decken, wird Deutschland darüber hinaus im großen Stil Wasserstoff importieren müssen. Hierfür bedarf es neuer strategischer Partnerschaften mit Ländern, die zum Teil deutlich günstiger Wasserstoff produzieren als Deutschland. In Deutschland soll daher der Fokus auf die Bereiche gelegt werden, in denen keine größeren Pfadabhängigkeiten geschaffen werden und keine alternativen Dekarbonisierungsstrategien bestehen. Die Bunderegierung hat einen nationalen Wasserstoffrat einberufen, der die Umsetzung der Strategie begleitet.

Aktuelle Förderung auf Bundesebene

Die Bundesregierung unterstützt die Weiterentwicklung und den Ausbau der Wasserstofftechnologie durch verschiedene Förderprogramme. So unterstützt sie die anwendungsorientierte Grundlagenforschung zu grünem Wasserstoff im Rahmen des Energie- und Klimafonds von 2020 bis 2023 mit 310 Mio. Euro. Darüber hinaus ist geplant, die anwendungsnahe Energieforschung zu Wasserstofftechnologien mit 200 Mio. Euro im gleichen Zeitraum zu stärken. Außerdem wird der Technologie- und Innovationstransfer von der Forschung in die Praxis durch „Reallabore der Energiewende“ im gleichen Zeitraum mit 600 Mio. Euro unterstützt. Bei diesen Reallaboren können zeitlich und räumlich begrenzt unter realen Bedingungen wichtige Erfahrungen für einen möglichen flächendeckenden Einsatz neuer Technologien gesammelt werden. Das größte Paket bildet das Zukunftspaket, in dem acht Mrd. Euro für den Markthochlauf von Wasserstoff vorgesehen sind. Die Nachfrage für Wasserstoff wird mittel- bis langfristig stark steigen. Es wird davon ausgegangen, dass der nationale Bedarf 2030 zwischen 90 und 110 TWh liegen wird.

Bedeutung von Wasserstoff für nachhaltige Kommunen

Der Wärmesektor hat in Bezug auf den Klimawandel eine wichtige Bedeutung. Wasserstoff kann einen Beitrag zur Dekarbonisierung dieses Sektors leisten, wenn die Rahmenbedingungen entsprechend gesetzt werden. So kann Wasserstoff entweder in der Reinform oder nach der Methanisierung zu gewissen Anteilen in die bestehenden Gasnetze eingespeist und für die Wärmeversorgung genutzt werden. Konkrete Projekte in diesem Bereich sind etwa die Wasserstoff-Campi in Oberhausen und Salzgitter. Ein weiteres Beispiel ist das Projekt Quarree100 in Heide an der Nordseeküste. Es wird untersucht, wie die zum Teil fluktuierende Einspeisung von Wind, Sonne und Biomasse in andere Energieformen gespeichert und für die Versorgung eines Stadtquartiers verlässlich genutzt werden kann. Angestrebtes Ziel ist eine 100%-Versorgung des Quartiers aus erneuerbaren Energien für alle Sektoren – also Strom, Wärme und Mobilität (Net Zero Strategy). Möglich wird dies durch den Einsatz von Wasserstoff als zentralen Energieträger.

Im Bereich der Mobilität ist Wasserstoff besonders dann ein sinnvoller Energieträger, wenn große Lasten transportiert werden. Im Fokus steht also nicht der motorisierte Individualverkehr (zum Beispiel PKW), sondern der Schwerlastverkehr beziehungsweise der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV). Hier haben einige Kommunen bereits vielversprechende Projekte gestartet. So setzten beispielsweise Wuppertal oder der Regionalverkehr Köln Wasserstoffbusse ein. Auch Hamburg wird in Zukunft auf wasserstoffbetriebene Busse setzen. Kommunen und ÖPNV-Betreiber sollten sich daher nicht zu früh auf batteriebetriebene Busse fokussieren, sondern angepasst an die lokalen Rahmenbedingungen auch die Potenziale von Wasserstoff betrachten.

Hürden und Hemmnisse

Wirtschaftlich ist Wasserstoff in Deutschland ohne Förderung aktuell noch nicht wettbewerbsfähig und wird auch in Zukunft in Konkurrenz zu anderen Energieträgern stehen. So ist es aktuell günstiger, das bestehende Stromnetz auszubauen, als eine neue Wasserstoff-Infrastruktur aufzubauen. Um diese Hürden zu überwinden, müssen bestehende Fördermittel konsequent genutzt und Anpassungen an den regulatorischen Rahmenbedingungen umgesetzt werden (zum Beispiel Reform des EEG). Um CO2-Neutralität zu erreichen, bedarf es eines breiten Technologiemixes, in dem auch Wasserstoff seinen festen Platz einzunehmen hat.

Empfehlungen an Kommunen

Um die Chancen des Wasserstoffs zur Dekarbonisierung zu nutzen, müssen sich Kommunen frühzeitig mit den Einsatzmöglichkeiten auseinandersetzen. Im ersten Schritt sollten die individuelle Ausgangslage analysiert und die technischen Potenziale der Wasserstofferzeugung und -nutzung in der Kommune identifiziert werden. Hierfür ist die Zusammenarbeit mit der ansässigen Industrie und relevanten Stakeholdern wichtig (Stakeholder-Dialog und Partizipationsmöglichkeit). Im nächsten Schritt sollten die Potenziale hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit (inklusive der Nutzung diverser Fördermöglichkeiten) sowie der Reduzierung von CO2-Emissionen (Impact Measurement) bewertet werden.

Der Wandel hin zur klimaneutralen Kommune ist eine komplexe Herausforderung, die sich nur durch den Einsatz verschiedener Technologien inklusive der Digitalisierung erfolgreich bewältigen lässt. Unsere Erfahrung zeigt: Wenn sich Kommunen frühzeitig von Nachhaltigkeitsexpert*innen unterstützen lassen und datenbasierte Modelle zur Entscheidungsfindung genutzt werden, können Strategien für die nachhaltige Umsetzung der Energiewende sehr zeitnah aufgesetzt werden. Nur wenn wir jetzt die Weichen richtig stellen und technologische Lock-Ins durch ein breites Portfolio minimieren, wird uns die nachhaltige Transformation in den Kommunen gelingen.

Vielen Dank an die Co-Autoren Kevin Loeffelbein und Dr. Helge Maas.

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