Prof. Dr. Kurt Wagemann, Projektmanager bei DECHEMA im Projekt Wasserstoff-Kompass spricht über die Möglichkeiten, wie sich der Bedarf von fossilem Erdgas senken lässt.

In der aktuellen Situation wird eines wieder deutlich: Deutschlands Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen – allen voran von fossilem Erdgas. Prof. Dr. Kurt Wagemann, Projektmanager der DECHEMA im Projekt Wasserstoff-Kompass, spricht über die Möglichkeiten, den Bedarf von fossilem Erdgas zu senken oder durch andere Stoffe zu ersetzen.  

Welche Möglichkeiten gibt es, den Bedarf von fossilem Erdgas zu senken oder durch andere Stoffe zu ersetzen – auch jenseits des Strommarkts, also bei Heizungen, chemischer Industrie, Prozesswärme?

Kurt Wagemann: Kurzfristig bleiben nur die „klassische“ Optionen: Den Energiebedarf senken und die Nutzung anderer etablierter Energieträger wie Kohle, Erdöl und Biomasse hochfahren. Als Konsequenz daraus wird sich unser CO₂-Ausstoß erhöhen, da je Energie-Äquivalent bei der Nutzung von Erdgas die geringeren Emissionen entstehen. Bei vielen industriellen Prozessen (Chemie, Glas etc.) geht das aber genauso wenig rasch wie bei der Gebäudeheizung.

Mittel- und langfristig ist der Weg vorgezeichnet: rascher und über die bisherigen Planungen hinausgehend die Stromerzeugung auf Basis erneuerbarer Energien, also Photovoltaik und Wind on- sowie offshore, hochfahren. Mit diesem Ausbau sollte nach den bisherigen Vorstellungen primär die Stromversorgung defossilisiert werden, also unabhängig von Kohle, Erdgas und Erdöl gemacht werden mit den entsprechenden Beiträgen zum Klimaschutz. Mit dem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien ließen sich Wasserstoff und damit wiederum synthetisches Methan, andere flüssige Energieträger und auch Chemikalien herstellen.

Wie stehen Sie zum Thema direkte Elektrifizierung?

Kurt Wagemann: Für einige Anwendungen wäre in der Tat die direkte Elektrifizierung naheliegender aufgrund ihrer höheren Effizienz. Am bekanntesten sind sicher im Bereich der Mobilität insbesondere bei PKWs der Einsatz Batterie-elektrischer Fahrzeuge, im Bereich der Gebäudeheizung der Einsatz von Wärmepumpen – in Kombination mit einer energetischen Sanierung, um den Energiebedarf zu senken. Die direkte Elektrifizierung ist auch für einige Industrieprozesse, die Hochtemperaturwärme benötigen, möglich.

Alle diese Optionen sind abhängig vom Ausbau von PV und Windkraft – hier in Deutschland, aber ergänzend auch an begünstigten Standorten, von denen dann Wasserstoff oder Folgeprodukte wie Methanol oder Ammoniak importiert werden. Dazu zählt nicht nur Nordafrika, es gilt auch, die Potenziale in der Nachbarschaft zu heben: in Spanien, Süditalien, Griechenland.

Eins ist klar: Mit der Zunahme der Elektrifizierung und dem Aufbau neuer Wind- und Solaranlagen sowie dem Einsatz von Elektrolyseuren steigt auch der Bedarf an (Edel-)Metallen oder seltenen Erden. Die aktuelle Situation macht deutlich, dass es wichtig sein wird, mit Innovationen diesen Bedarf zu senken und zu versuchen, sich hier nicht wieder in die Abhängigkeit von nur wenigen Lieferländern zu begeben.

Welche Rolle spielen dabei Importe von Molekülen jenseits von Methan und Wasserstoff, etwa Ammoniak, Methanol oder anderen Basischemikalien? Kann dies den deutschen Bedarf an fossilem Erdgas signifikant senken?

Kurt Wagemann: Ja, aber leider nicht rasch. Alle diese Optionen hängen am Wasserstoff – aus Wasserstoff lässt sich Methan, Ammoniak, Methanol und die ganze Welt der Chemie aufbauen. Im Prinzip benötigt man für die Erzeugung von Wasserstoff mit Elektrolyseuren nur Strom, Wasser und CO₂. Für die Erzeugung von Ammoniak ist zusätzlich noch Stickstoff aus der Luft notwendig. Die Chemie ist bekannt und die Prozesse zur Herstellung von Methanol und Ammoniak sind im Millionen-Tonnen Maßstab etabliert; allerdings auf Basis von Erdgas oder in China auf Basis von Kohle.

Es wird mehrere Jahre dauern, bis die Produktion der Elektrolyseure hochgefahren ist, bis die benötigten großen Anlagen zur Chemieproduktion geplant und die Investitionsmittel bereitgestellt sind, bis die Anlagen gebaut und die Infrastrukturen für den Transport etabliert sind. Mitzudenken, -planen und bauen sind auch die nötigen Anlagen für die CO₂-Abscheidung und die Transportinfrastrukturen zu den Chemieanlagen. Hinzu kommen die Wind- oder Solarparks. Da werden Jahre vergehen, sebst wenn  eine Beschleunigung wie in einer Kriegswirtschaft ermöglicht wird – verbunden mit den entsprechenden Beschleunigungskosten.

Im Projekt Wasserstoff-Kompass, das acatech und DECHEMA bis 2023 gemeinsam durchführen, wollen die Projektpartner die Grundlage für die Politik schaffen, die Maßnahmen der Bundesregierung für einen schnellen Markthochlauf der Wasserstoffwirtschaft in einer Wasserstoff-Roadmap zu beschreiben. Als Grundlage für diese Roadmap erarbeiten acatech und DECHEMA für die Bundesregierung bis Mitte 2023 den Wasserstoff-Kompass, der auf einer Metaanalyse sowie einem Stakeholder-Dialog aufbaut. Die ausführlichen Ergebnisse einer Stakeholder-Umfrage liegen nun vor und sind frei verfügbar unter: https://www.wasserstoff-kompass.de/news-media/dokumente/stakeholder-befragung-2021 

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