Die Bundesregierung geht in ihrer 2023 vorgelegten Fortschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie davon aus, dass 2030 insgesamt 50 bis 70 Prozent des heimischen Bedarfs an Wasserstoff und seinen Derivaten durch Importe gedeckt werden muss. Um die Energieträger im Land zu verteilen, soll bis 2032 ein Wasserstoff-Kernnetz entstehen, das 9.700 Kilometer misst.
Doch wie soll der importierte, per Schiff oder Pipeline nach Deutschland transportierte Energieträger von den Anlandestellen zu den Verbrauchern kommen, die nicht an das Kernnetz angeschlossen sind? Das haben Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG untersucht. Sie kommen in ihrer Studie zu dem Ergebnis, dass bei molekularem Wasserstoff die Versorgung über Pipelines die kostengünstigste Variante darstellt. Kleinere Verbraucher, die voraussichtlich bis 2035 nicht ans Wasserstoff-Kernnetz angeschlossen werden, lassen sich per Schiff und insbesondere per Bahn beliefern. Ein einzelner Zug könnte um ein Vielfaches mehr Wasserstoff transportieren als an 95 Prozent der untersuchten Standorte benötigt wird.
Transport im Inland macht im Schnitt fünf Prozent der Gesamtkosten aus
Bei Wasserstoff-Derivaten wie Ammoniak dagegen hat keine der drei Optionen – Pipeline, Zug, Schiff – deutliche Vorteile, die Kosten liegen etwa auf ähnlichem Niveau. Die Fraunhofer-Forscher gehen aber davon aus, dass Binnenschiffe das wichtigste Transportmittel sein werden.
„Insbesondere für Standorte, die nicht Wasserstoff, sondern dessen Folgeprodukte verarbeiten, ist deren direkter Bezug unter Umständen kostengünstiger“, erklären Christoph Nolden und Thorsten Spillmann vom Fraunhofer IEG, die Erstautoren der Studie. Schon heute seien Binnenschiffe eine etablierte Transportoption für Stoffe wie Ammoniak, Methanol oder flüssige Kraftstoffe.
Egal auf welchem Wege die Energieträger durch das Land befördert werden: Die im Inland anfallenden Transportkosten haben im Durchschnitt nur einen Anteil von fünf Prozent an den Gesamtkosten des Wasserstoffs und seiner Derivate.
Forscher empfehlen Ausbau des Schienennetzes
Die Wissenschaftler leiten aus all dem unter anderem die Empfehlung ab, parallel zum Aufbau des geplanten Wasserstoff-Kernnetzes das Schienennetz zu erweitern, da der Transportbedarf per Zug wächst – die Menge des zu befördernden Wasserstoffs und seiner Derivate übersteigt die der fossilen Energieträger, die bislang auf der Schiene transportiert wurden.
Bei der Verteilung von Wasserstoff-Derivaten sollten zudem langfristig auch Pipelines berücksichtigt und deren Planung frühzeitig in Angriff genommen werden. Nicht zuletzt raten die Fraunhofer-Forscher dazu, Wasserstoff- und CO2-Infrastrukturen gemeinsam und unter Berücksichtigung beidseitiger Wechselwirkungen zu planen und aufzubauen.
Die Experten des Fraunhofer IEG haben für ihre Studie 543 Nachfragestandorte in Deutschland den verschiedenen Anwendungsfällen zugeordnet und hinsichtlich der Versorgungsmöglichkeiten mit Wasserstoff und dessen Derivaten untersucht. Die Anwendungsfälle sind die Herstellung von Ammoniak, Stahl, petrochemischen Basischemikalien und synthetischen Flugturbinenkraftstoffen sowie die Bereitstellung von Prozesswärme in der Metallerzeugung und -bearbeitung, der Herstellung von Glas und Keramik sowie der Papierindustrie. Aus einer Szenarioanalyse haben sie die branchenspezifische Wasserstoffnachfrage abgeleitet und regionalisiert.
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