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26. April 2022

Das Potenzial von grünen Chemikalien

Die Menschheit hat sich zum Ziel gesetzt, Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Damit haben wir uns verpflichtet, große Teile unserer Welt in den kommenden zweieinhalb Jahrzehnten tatsächlich zu verändern. Die Steigerung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist dabei sicherlich ein Schlüssel zur Erreichung dieses Ziels, aber wir sind davon überzeugt, dass allein die Erzeugung von immer mehr Strom aus erneuerbaren Energien das Problem nicht lösen wird. Die Frage ist also: Was ist das fehlende Puzzleteil und welche Rolle spielt es?

In den vergangenen drei Jahren hat Fichtner an über 60 Projekten im Bereich grüner Wasserstoff und Chemikalien auf Basis von grünem Wasserstoff gearbeitet. Dadurch hatte ich die Gelegenheit, mit vielen Menschen auf der ganzen Welt über Wasserstoff zu sprechen, und habe viel darüber nachgedacht und gelernt, welche Rolle grüner Wasserstoff bei der Dekarbonisierung spielen kann. Mein persönliches Fazit ist, dass Chemikalien auf Basis von grünem Wasserstoff nicht bloß ein Teilchen im Puzzle der Dekarbonisierung sind, sondern ein zentraler Baustein, um die Dekarbonisierung tatsächlich zu erreichen und unsere Welt zu verändern. Ich bin mir durchaus bewusst, dass dies eine kühne Aussage ist, und es erinnert ein wenig an den Ausspruch von Steve Jobs:

„Diejenigen, die verrückt genug sind zu denken, sie könnten die Welt verändern, tun es auch.“

In diesem H2-Insight möchte ich Ihnen gerne erläutern, wie ich und wir bei Fichtner denken. Und mein Wunsch für heute wäre, dass Sie nach meinen Ausführungen niemanden für verrückt halten, weil er oder sie glaubt, dass Wasserstoff eine wichtige Rolle bei der Veränderung unserer Welt auf dem Weg hin zu Netto-Null-Emissionen spielen kann.

Warum also meinen wir, dass grüner Wasserstoff ein wichtiger Motor für die Dekarbonisierung ist? Um das zu verstehen, müssen wir erst einmal begreifen, worin die Herausforderung des Netto-Null-Emissionsziels eigentlich besteht. Seit zwei Jahrzehnten liegt der Schwerpunkt der Bemühungen zur Verringerung der CO2-Emissionen auf dem Energiesektor. Und das hat auch zu greifbaren Ergebnissen geführt. Der Energiesektor macht jedoch nur einen kleinen Teil der weltweiten Treibhausgasemissionen aus.

Andere Sektoren verursachen Emissionen in ähnlicher Größenordnung, insbesondere die Industrie, die Landwirtschaft und – wenn auch in geringerem Maße – der Verkehr.

Das heißt: Wenn wir Netto-Null erreichen wollen, müssen wir alle Sektoren dekarbonisieren.

Werfen wir einen Blick auf den Endenergieverbrauch, der zu diesen CO2-Emissionen führt. Ich will Ihnen das auf der nächsten Folie zeigen. Hier sehen Sie den Endenergieverbrauch in der Europäischen Union als Beispiel.

 

  • Endenergie: die Energie, die von Verbrauchern genutzt wird
  • Stromsektor: etwa ein Viertel
  • Etwa ein Drittel (mit steigender Tendenz, etwa 40 %) erneuerbare Energien
  • Entscheidend für Netto-Null-Emissionen: Dekarbonisierung der direkten Nutzung von chemischer Energie
  • Wo nutzen wir chemische Energie?
    • Wärme: Wie uns Europäern und insbesondere uns in Deutschland in den letzten Wochen ins Bewusstsein gerückt wurde, verbrauchen wir viel Erdgas zum Heizen unserer Wohnungen.
    • Mobilität: Erdölprodukte sowohl im Land- als auch im Luftverkehr.
    • Industrie: Wir stellen Stahl, Ammoniak, Beton, usw. her. – Dinge, aus denen unsere Welt erbaut ist und die wir verbrauchen.
    • Jeder dieser Sektoren macht etwa ein Drittel des Gesamtverbrauchs an chemischer Energie aus.

Also müssen wir diese Anwendungen dekarbonisieren, wenn wir das Netto-Null-Emissionsziel erreichen wollen. Zu diesem Zweck brauchen wir eine CO2-neutrale Quelle chemischer Energie. Und genau an dieser Stelle kommt Wasserstoff ins Spiel.

 

Wofür kann grüner Wasserstoff genutzt werden?

  • Direkte Nutzung: Mobilität in Brennstoffzellenfahrzeugen und -zügen, Dekarbonisierung des Gasnetzes, Stromerzeugung – um nur die bekanntesten Beispiele zu nennen.
  • Ammoniak als Brennstoff: In Wärmekraftwerken lässt sich Wasserstoff in Form von Ammoniak leichter transportieren und einsetzen. Daher wird insbesondere in Ostasien (Korea und Japan) auf die Mitverbrennung von Ammoniak gesetzt. Dies geschieht vor dem Hintergrund, dass Länder mit einem großen thermischen Kraftwerkspark den Ausbau erneuerbarer Energien nicht schnell genug vorantreiben können, um ihre Emissionsreduktionsziele zu erreichen. Ammoniak ist also ein wichtiger Teil der erneuerbaren Energien, wenn man so will.
  • Grüne Düngemittel: Etwa 50 % des weltweit produzierten grauen Wasserstoffs wird derzeit für die Produktion von Ammoniak verwendet. Dieses graue Ammoniak kann durch grünen Wasserstoff und Ammoniak ersetzt und somit die CO2-Emissionen in der Landwirtschaft reduziert werden.
  • Grünes Methanol: Methanol ist bereits ein industrielles Erzeugnis. Dieser Ausgangsstoff kann dekarbonisiert werden oder als Rohstoff für synthetische Kraftstoffe dienen.
  • Synthetische Kraftstoffe: Flugzeuge und Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren werden in absehbarer Zeit nicht verschwinden. Für die Autos müssen erst die Infrastruktur und die Erzeugung des erforderlichen Stroms aus erneuerbaren Energien im jeweiligen Land aufgebaut werden. Für Flugzeuge gibt es bisher noch keine kommerzielle Alternative zur Verbrennung von Treibstoffen. Daher können synthetische Kraft- bzw. Treibstoffe verwendet werden, um den vorhandenen Bestand zu dekarbonisieren.
  • Grüner Stahl: Die Verbraucher wünschen sich mehr und mehr nachhaltige Produkte. Um diese Nachfrage zu befriedigen, werden grüne Werkstoffe gebraucht – darunter Stahl als einer der wichtigsten.

 

Wie Sie sehen, benötigen viele Sektoren unserer Welt einen CO2-neutralen Ersatz für ihre Erzeugnisse. Diese Sektoren sind von beträchtlicher Größe. Infolgedessen hat sich die Pipeline an Projekten für grünen Wasserstoff zur Versorgung dieser Sektoren rasch entwickelt.

Das ist eine bemerkenswerte Entwicklung, die zeigt, wieviel Potenzial die Industrie im Wasserstoffbereich sieht. Und es bleibt nicht bei der bloßen Ankündigung von Projekten, sondern diese Entwicklung ist Teil einer integrierten Wertschöpfungskette, die sich rund um den Globus herausbildet: Die Länder, die heute noch Rohstoffexporteure sind, positionieren sich so, dass sie in Zukunft grüne Chemikalien exportieren werden. Einige Beispiele sind:

  • Australien – ein Land, das Kohle und andere Rohstoffe exportiert – positioniert sich als Lieferant von grünem und blauem Wasserstoff für Japan, das übrige Asien und die ganze Welt.
  • Chile – ein Land mit einer etablierten Bergbauindustrie – beabsichtigt, seine großen erneuerbaren Ressourcen zu nutzen, um grüne Chemikalien auf den Weltmarkt zu exportieren.
  • Saudi-Arabien – ein Erdöl exportierendes Land – verfügt mit NEOM über ein fortschrittliches Projekt für grünes Ammoniak, das auf den globalen Exportmarkt ausgerichtet ist.
  • Weitere Beispiele in der Golfregion sind die Vereinigten Arabischen Emirate und Katar.

Nicht zu vergessen: Norwegen – einer der wichtigsten Gaslieferanten Europas – ist derzeit aktiv dabei, die Lieferung von blauem Wasserstoff nach Europa auszubauen.

Für die exportierenden Länder bietet dies auch eine Chance, ihre Wertschöpfungskette zu erweitern. Beispiel: Saudi-Arabien exportiert derzeit hauptsächlich Öl, einen natürlichen Rohstoff. Mit grünem Ammoniak würde es stattdessen ein Fertigprodukt exportieren.

Überdies hat nun auch der Ukraine-Krieg die Diskussion über Energieimporte in Europa verschärft. So besucht der deutsche Wirtschaftsminister derzeit verschiedene Länder, um die von uns benötigten LNG-Mengen aufzutreiben, und bei diesen Gesprächen ist auch grüner Wasserstoff ein Thema.

Sie sehen also, dass Wasserstoff ernst genommen wird und dass wir große Teile unserer Welt, die heute noch fossile Brennstoffe zur Erzeugung ihrer Produkte nutzen, umgestalten müssen. Eingangs habe ich gesagt, dass Wasserstoff einen wesentlichen Beitrag zur Veränderung der Welt leisten kann. Deshalb möchte ich abschließend veranschaulichen, wie groß dieser Beitrag sein kann.

 

 

Wasserstoff ist ein etabliertes Produkt. Derzeit werden jährlich 70 Millionen Tonnen Wasserstoff produziert. Bei Kosten von 1.000 bis 1.500 US-Dollar pro Tonne entspricht dies einem Markt von rund 100 Milliarden Dollar pro Jahr. Der CO2–Fußabdruck dieses Sektors entspricht in etwa dem von Deutschland.

  • Dieser Sektor muss dekarbonisiert werden.
  • Aber wenn von grünem Wasserstoff die Rede ist, denkt man vor allem an etwas anderes: an den Ersatz fossiler Brennstoffe.
  • Und dieser Markt ist sehr viel größer: Grob geschätzt reden wir dann über 5 Billionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr.

Sicherlich wird ein Teil dieses potenziellen Marktes durch andere Maßnahmen abgedeckt werden: Energieeffizienz, Elektrifizierung von Anwendungen, wie z. B. E-Mobilität, usw. Aber auch wenn wir nur einen Teil dieses Potenzials erschließen, ist das enorm und bedeutet eine grundlegende Veränderung für unsere Industrie und unsere Welt. Und wie ich bereits dargelegt habe, bin ich davon überzeugt, dass dies notwendig und unvermeidlich ist, wenn wir das Netto-Null-Emissionsziel erreichen wollen. Deshalb bin ich der festen Überzeugung, dass auf grünem Wasserstoff basierende Chemikalien die Dekarbonisierung vorantreiben und das Erscheinungsbild unserer Welt im kommenden Jahrzehnt verändern werden.

 

Autor

Matthias Schlegel

Matthias Schlegel leitet bei der Fichtner GmbH & Co. KG den Fachbereich Wasserstoff. Seine Arbeitsschwerpunkte liegen sowohl im wirtschaftlichen als auch im technischen Bereich: Durch die dynamische Entwicklung der Energiewirtschaft liegt ein aktueller Fokus auf der Entwicklung von Geschäftsmodellen im Bereich Wasserstoff und Dekarbonisierungsstrategien für Kunden sowie der Politikberatung. Darüber hinaus arbeiten Herr Schlegel und das Wasserstoffteam von Fichtner an Anlagenbauprojekten wie beispielsweise Power-to-Gas-Anlagen und Wasserstoffinfrastruktur.