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Gemeinsamer globaler Wasserstoffmarkt für mehr Nachhaltigkeit

1.538°C – das ist der Schmelzpunkt von Eisen. Etwa 70 % der derzeitigen Stahlproduktion erfolgt nach dem Blast Furnace-Basic Oxygen Furnace (BF-BOF) - Verfahren, einer Produktionsmethode, bei der kohlenstoffreiches Roheisen in kohlenstoffarmen Stahl umgewandelt wird. Dazu müssen die Hochöfen in den Stahlwerken konstante Temperaturen von über 1000 °C aufrechterhalten. Du kannst dir bereits denken: Es ist keine leichte Aufgabe Emissionen zu verringern, wenn ein Ofen ständig auf so hohen Temperaturen gehalten wird.

Aufgrund des hohen Energiebedarfs wird in den meisten Stahlwerken Kohle als Hauptenergiequelle sowie als Reduktionsmittel eingesetzt, da Kohle 1. einen hohen Heizwert und 2. eine konstante Energieversorgung bietet. Obwohl Wind- und Solarenergie bei der Erfüllung der ersten Anforderung wettbewerbsfähig sein können, ist die zweite Anforderung mit erneuerbaren Energiequellen schwieriger zu erfüllen. An dieser Stelle kommt grüner Wasserstoff als Energieträger ins Spiel. Da er emissionsfrei hergestellt werden kann und einen hohen Heizwert aufweist, ist grüner Wasserstoff für die Dekarbonisierung schwer abbaubarer Industrien unerlässlich geworden.

Grüner Wasserstoff ist eine saubere und nachhaltige Form von Wasserstoffgas, das mit erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Sonnenenergie erzeugt wird. Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren, die auf fossile Brennstoffe angewiesen sind, wird grüner Wasserstoff durch ein Verfahren namens Elektrolyse erzeugt, bei dem Wasser mit Hilfe von erneuerbarem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Er dient als vielseitiger Energieträger und kann nicht nur in der Stahlindustrie, sondern auch in anderen Industriezweigen wie der Chemie- und Zementindustrie sowie im Fernverkehr eingesetzt werden.

Entwicklungsländer als Produzent*innen von grünem Wasserstoff

Aufgrund ihres Potenzials an erneuerbaren Energien haben Entwicklungsländer in verschiedenen Teilen der Welt einen entscheidenden Vorteil, wenn es darum geht, wichtige Produzent*innen von grünem Wasserstoff zu werden. Dies bietet ihnen die Möglichkeit, grünen Wasserstoff zur Unterstützung einer nachhaltigen Industrialisierung oder der Dekarbonisierung bestehender, schwer abbaubarer Sektoren zu nutzen. Ein solcher Übergang durch grünen Wasserstoff würde auch die Schaffung von grünen Arbeitsplätzen und nachhaltiger Wertschöpfung gewährleisten.

Herausforderungen für grünen Wasserstoff

Trotz seines Potenzials birgt der neu entstehende Wasserstoffmarkt auch einige Unwägbarkeiten. Eine wichtige Frage ist, wie der Wasserstoff transportiert werden soll. Dieses Problem ergibt sich aus den einzigartigen chemischen Eigenschaften von Wasserstoff. Als kleinstes und leichtestes Molekül hat Wasserstoff eine geringe Dichte, was bedeutet, dass für die Speicherung ein hoher Druck erforderlich ist. Außerdem hat Wasserstoff ein hohes Diffusionsvermögen, so dass er leicht durch Materialien entweichen kann, die für andere Gase undurchlässig sind. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, werden derzeit verschiedene Speicher- und Transportmethoden entwickelt, z. B. Hochdrucktanks, Verflüssigung und fortschrittliche Materialien für den Einschluss.

Eine weitere Alternative ist die Umwandlung von Wasserstoff in verschiedene chemische Verbindungen, die leichter zu transportieren sind. Ein gutes Beispiel ist Ammoniak. Ammoniak ist ein Derivat von Wasserstoff und kann leichter gelagert und transportiert werden. Außerdem ist Ammoniak bereits ein Rohstoff in der chemischen Industrie, der unter anderem zur Herstellung von Düngemitteln verwendet wird. Bei Bedarf kann es am Einsatzort wieder in Wasserstoff umgewandelt werden. Doch auch wenn Ammoniak heute die vielversprechendste Option zu sein scheint, bedeutet jede weitere Umwandlung einen Energieverlust.

Außerdem müssen Schiffe, die große Mengen Ammoniak transportieren und gleichzeitig mit sauberen Kraftstoffen betrieben werden können, erst noch kommerziell hergestellt werden. Die Entscheidung darüber, welches Transportmedium und welche Wasserstoffform beim weltweiten Handel mit grünem Wasserstoff verwendet wird, ist für Akteur*innen sowohl auf der Nachfrage- als auch auf der Angebotsseite von entscheidender Bedeutung, da ihre Investitionen in bestimmte Infrastrukturen und Anlagen auf dieser gemeinsamen Entscheidung beruhen. Je länger sie jedoch auf ein klares Signal des Marktes warten, desto länger dauert es, bis sich der Markt etabliert hat. Weitere Schwierigkeiten betreffen z. B. den rechtzeitigen Ausbau der Erzeugung erneuerbarer Energien, den Marktpreis von grünem Wasserstoff und die Elektrolyseurtechnologie.

All diese Herausforderungen machen deutlich, dass auf dem Markt für grünen Wasserstoff ständig Innovationen und Forschung und Entwicklung erforderlich sind. Heute arbeiten viele Ingenieur*innen und Wissenschaftler*innen auf der ganzen Welt an verschiedenen Forschungsprojekten, um einige dieser technischen Hürden zu minimieren.

Abgesehen von den Forscher*innen erfordert eine robuste Markteinführung auch eine starke staatliche Präsenz durch Vorschriften und Unterstützungsmechanismen zur Überwindung von Unsicherheiten. Politische Entscheidungsträger*innen sind diejenigen, die die Ziele festlegen, um nicht nur den lokalen, sondern auch einen gemeinsamen globalen Wasserstoffmarkt voranzutreiben. Nur dann kann grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle bei der Verwirklichung des SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur spielen.

Verfasserin

Ece Oyan, Wissenschaftliche Mitarbeiterin beim German Institute of Development and Sustainability (IDOS)

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