Global gedacht: Produktion von grünem Wasserstoff in großem Stil möglich

Günstige Standorte für die Produktion von grünem Wasserstoff

 Wasserstoff muss keine Luftnummer werden. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) haben ermittelt, dass es mit der Perspektive 2050 weltweit ausreichend günstige Standorte für die Produktion von grünem Wasserstoff gibt. Ein Online-Tool bietet konkrete Informationen zu Produktionsbedingungen und Kosten für alle Länder im Vergleich.

Grüner Wasserstoff gilt als Lösung für viele offene Fragen der Energiewende. Allerdings bringt er selbst die grundlegende Frage mit sich, ob es überhaupt realistisch ist, entsprechende Mengen zu erzeugen. Hintergrund des Zweifels an einer Verfügbarkeit in großen Mengen, ist der hohe Energiebedarf eines Elektrolyseurs. Wird dieser mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben, bedeutet dies, dass zunächst große Mengen von Sonnen- und Windstrom erzeugt werden müssen.

Ein Gruppe von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat weltweit 600 Standorte für Power-to-X (PtX) analysiert und kommt zu einer optimistischen Einschätzung. Die Analyse hat ergeben, das außerhalb Europas langfristig etwa 109.000 Terrawattstunden flüssiger grüner Wasserstoff produziert werden kann.

Energieeffizienz, Elektrifizierung mit grünem Wasserstoff kombinieren

Grundsätzlich gehen die Wissenschaftler davon aus, dass Strom auch künftig prioritär direkt genutzt werden sollte. Für Anwendungen, in denen das nicht möglich ist, kann Wasserstoff fossile Energieträger ersetzen.

Rechnet man die zur Verfügung stehenden Mengen nach dem heutigen Anteil an der Weltbevölkerung auf Deutschland herunter, stehen 770 Terawattstunden Wasserstoff zur Verfügung. »Das genügt, um den verbleibenden Brenn- und Kraftstoffbedarf zu decken – vorausgesetzt, Energieeffizienz und direkte Stromnutzung haben jederzeit absoluten Vorrang«, erläutert Norman Gerhardt, Leiter Energiewirtschaft und Systemanalyse, Fraunhofer IEE.

Unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitskriterien wie ausreichender Wasserverfügbarkeit und dem soziökonomischen Rahmen kommen viele Standorte für eine Wasserstofferzeugung in Betracht. Besonders günstige Standorte gibt es in den USA, Australien, Argentinien und Russland. Chile und Kanada weisen ebenfalls ein gutes Potenzial auf.

Auch näher an Europa gelegene Staaten wie Ägypten oder Libyen wären prinzipiell in der Lage, große PtX-Volumina zu liefern – und auch grünen gasförmigen Wasserstoff, da die Transportstrecken vergleichsweise kurz sind. In diesen Ländern seien die sozioökonomischen Bedingungen jedoch schlechter, so dass die Investitionsrisiken und damit die Finanzierungskosten höher wären.

Nachhaltigkeit für PtX-Standorte berücksichtigt

Untersucht wurde das Potenzial für Photovoltaik- und Onshore-Windanlagen in Kombination mit Elektrolyseuren und Transportmöglichkeiten für flüssigen Wasserstoff per Schiff. Ausgeschlossen wurden dabei Orte, an denen es zu Konflikten mit dem Naturschutz oder der Nahrungsmittelproduktion kommen könnte.

Der PtX-Atlas ist als interaktives online-Tool erschienen und steht kostenlos auf der Website des Projektes zur Verfügung. Die Arbeiten sind im Rahmen des Forschungsprojektes DeV-KopSys erfolgt, das durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit gefördert wurde. Der Überblick soll als Orientierung dienen, welche Regionen sich längerfristig zu Energieschwerpunkten entwickeln und über eine Energiepartnerschaft gefördert werden könnten.

Der PtX-Atlas ist ab dem 1. Juni 2021 online: https://devkopsys.de/ptx-atlas/

Bildnachweis: Fraunhofer IEE

 

Gasförderung rückwärts: CO2-Einspeicherung in unterirdische Lagerstätten

Kohlendioxid (CO2) in der Erdatmosphäre ist gefährlich für das Weltklima. Wie verhält es sich aber in unterirdischen Speicherstätten? Drei europäische Nachbarländer erproben einen Weg, der in Deutschland verboten ist. Im Interview für die Zeitschrift ET-Energiewirtschaftliche Tagesfragen erläutern Hugo Dijkgraaf, CTO und Klaus Langemann, Senior Vice President Carbon Management & Hydrogen, Wintershall Dea die unterschiedlichen Einschätzungen zur Abscheidung und Einspeicherung von CO2 – Carbon Capture and Storage (CCS).

CCS ist umstritten: Während Befürworter in Europa die Technologie für unbedingt notwendig halten, um die Klimaziele von Paris überhaupt erreichen zu können, fehlt es bei der deutschen Bevölkerung an Akzeptanz. Dies spiegelt sich auch im gesetzlichen Rahmen: Bis 2016 waren Versuchsanlagen gestattet. Inzwischen ist die dauerhafte Speicherung von CO2 im Boden in Deutschland untersagt.

Diese negative Bewertung der CO2-Speicherung wird nicht überall geteilt. Das international tätige Unternehmen Wintershall Dea beobachtet, dass CCS auf der Agenda von sehr vielen Ländern ist. Auch die EU-Kommission ist überzeugt, dass sich die gesetzten Klimaziele ohne CCS gar nicht erreichen lassen. CCS wird insbesondere deshalb als notwendig angesehen, weil prozessbedingte Emissionen der Stahl- und Zementindustrie auf anderem Wege schwer vermeidbar sind. Auch lässt sich der sogenannte blaue Wasserstoff durch CO2-Abscheidung aus Erdgas gewinnen.

Hugo Dijkgraaf, Winterhall Dea Bildquelle: Wintershall Dea/Ludwig Schöpfer

Hugo Dijkgraaf, CTO und Klaus Langemann beschäftigen sich bei Wintershall Dea mit der Einspeicherung von CO2.  Das Unternehmen ist  Miteigentümer des seit vielen Jahren produzierenden Ölfeldes Nini West. Unter dem Projekt Greensand soll die ausgeförderte Lagerstätte künftig in einen CO2-Speicher umgebaut werden. Das Ölfeld sei nach vielen Dekaden der Förderung sehr gut bekannt, berichtet Dijkgraaf. Die dort vorhandene Infrastruktur von Plattformen, Bohrlöchern und Unterkünften für die Mitarbeiter lasse sich weiter nutzen. Im letzten Jahr habe DNV GL zertifiziert, dass eine CO2-Injektion an diesem Standort möglich ist. Ziel sei, in den nächsten zehn Jahren 500.000 Tonnen jährlich dort einzuspeichern.

CCS – ein neuer Name für erprobte Verfahren

Die Skepsis der Bevölkerung entstehe aus dem Missverständnis, dass CCS keine neue Technologie sei, sondern seit vielen Jahren erprobt, sicher und zuverlässig. Die Öl- und Gasbranche habe mehr als 100 Jahre Erfahrung damit, wie 300 Millionen Jahre alte Öl- und Gasvorkommen aus dem Boden gefördert werden. Die Injektion von CO2 sei quasi der umgekehrte Weg, erläutert Dijkgraaf.

Die Eigenschaften des CO2-Speichers seien vergleichbar mit Öl- oder Gasfeldern, betont Langemann. Benötigt werde ein Gestein mit einer gewissen Durchlässigkeit, so dass Wasser verdrängt und CO2 eingespeichert werden kann. Außerdem werde eine Deckschicht zum Abdichten z.B. aus Salz oder aus Schiefer benötigt. Das CO2 werde sich im Laufe der Jahrhunderte zu einem Carbonatgestein mineralisieren. Das sei dann zwar nicht ganz Marmor, aber ähnlich.

Geschäftsmodell CO2-Speicherung in den Niederlanden

Im Gegensatz zu Deutschland ermöglich der Rechtsrahmen in den Niederlanden CCS als Geschäftsfeld zu entwickeln. Das niederländisches Joint Venture von Wintershall Dea fördert Gas mit etwa 20 Offshore-Plattformen in der Nordsee. Viele dieser Quellen werden in den nächsten Jahren versiegen, so Dijkgraaf. Da biete es sich an, diese Infrastruktur für die Speicherung von CO2 zu nutzen. Von Vorteil sei zudem, dass die niederländischen Industriezentren an der Küste zwischen Rotterdam, Den Haag und Amsterdam liegen und teilweise über Pipelines mit den Plattformen verbunden sind.

Klaus Langemann, Wintershall Dea, Bildquelle: Wintershall/Ingmar Nolting

Die Niederlande haben selbst einen hohen Bedarf, CO2-Emissionen einzuspeichern, ergänzt Langemann. Ganz anders sei die Situation in Norwegen, dessen eigene CO2-Emissionen gering sind. Dort gebe es große CO2-Speichermöglichkeiten in sogenannten salinaren Aquiferen. Aquifere sind geologische Lagerstätten wie sie für Öl und Gas vorkommen, allerdings mit dem Unterschied, dass sich dort keine Öl- oder Gasvorkommen gesammelt haben. Eines der bekanntesten Projekte sei das Northern Lights Projekt, wo CO2 aus der Zementproduktion in Brevik eingelagert werde. Weitere CO2-Mengen könnten aus anderen Ländern Europas per Schiff nach Norwegen angeliefert werden und dann in den Speicher verbracht werden.

Langfristige Verantwortung noch offen

Offen sei die Frage, wer die langfristige Verantwortung für das gespeicherte CO2 trägt, betont Langemann. Aus seiner Sicht ist klar, dass dies kein privatwirtschaftliches Unternehmen langfristig übernehmen kann. Zudem war es bis 2019 in der EU verboten, CO2 zu verschiffen. Inzwischen ist der Export von CO2 möglich, wenn ein bilateraler Vertrag zwischen dem emittierenden Land und dem Speicherland vorliegt.

Dijkgraaf hofft, dass auch die Deutschen die klimapolitische Notwendigkeit und die Vorteile dieser Technologie realisieren werden. Kurzfristig ist er wenig optimistisch, dass sich der gesetzliche Rahmen in Deutschland für CCS ändern wird. Zumindest wird das Gesetz zur Demonstration der dauerhaften Speicherung von Kohlendioxid (KSpG) regelmäßig evaluiert. Die nächste Überprüfung steht Ende 2022 an.

Das vollständige Interview ist in ET 5/2021 erschienen.

www.wintershalldea.com