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Der Stoff aus dem die Energiewende gemacht wird … und warum der Weg zu Wasserpreisen gar nicht weit ist

Der­zeit wird kaum eine poli­ti­sche Rede zur Ener­gie­wen­de und ‑sicher­heit für den Indus­trie­stand­ort Deutsch­land gehal­ten, in der nicht die zen­tra­le Bedeu­tung von Was­ser­stoff und sei­ner Deri­va­te her­vor­ge­ho­ben wird. Schon vie­le Tech­no­lo­gien und Ener­gie­quel­len muss­ten als „Heils­brin­ger“ her­hal­ten, aber die­ses Mal scheint das Wun­der­mit­tel wirk­lich gefun­den zu sein. Und tat­säch­lich hat Was­ser­stoff viel Poten­ti­al und punk­tet vor allem durch CO2-freie Ver­bren­nung, gute Spei­cher­fä­hig­keit und der Mög­lich­keit zur grü­nen Erzeu­gung durch Erneu­er­ba­re Ener­gien. „Was­ser­stoff“ ist nicht nur aus ener­gie­wirt­schaft­li­cher Sicht von Bedeu­tung, unter bestimm­ten Umstän­den kann dies auch für die loka­le Was­ser­ver­sor­gung und deren Was­ser­prei­se gel­ten.

Nationale Wasserstoffstrategie

Gemäß der Natio­na­len Was­ser­stoff­stra­te­gie in der fort­ge­schrie­be­nen Fas­sung vom Juli 2023 sind ab 2030 Was­ser­stoff­im­por­te von min­des­tens 45 TWh zur Deckung des deut­schen Bedarfs erfor­der­lich. [1] Die­se Men­gen sol­len einer­seits über bestehen­de bzw. neu zu errich­ten­de Pipe­lines und ande­rer­seits per Schiff nach Deutsch­land impor­tiert wer­den. Gleich­zei­tig soll die hei­mi­sche Elek­tro­ly­se­ka­pa­zi­tät für grü­nen Was­ser­stoff mas­siv aus­ge­baut wer­den: Bis 2030 soll die­se von bis­her geplan­ten 5 GW auf min­des­tens 10 GW ver­dop­pelt wer­den, um die Bedarfs­de­ckung mit kur­zen Trans­port­we­gen zu sichern. Wer­den hier­bei 4.000 Voll­last­stun­den und ein durch­schnitt­li­cher Wir­kungs­grad der Elek­tro­ly­se­an­la­gen von 70 Pro­zent unter­stellt [2], ergibt sich eine hei­mi­sche Pro­duk­ti­on von 28 TWh. Als Rück­grat der inlän­di­schen Erzeu­gung gilt der par­al­le­le mas­si­ve Aus­bau der Erneu­er­ba­ren Ener­gien. In dem Zuge wird – wie nicht anders zu erwar­ten – auf die Not­wen­dig­keit schnel­le­rer Pla­nungs- und Geneh­mi­gungs­ver­fah­ren und den Abbau unnö­ti­ger Büro­kra­tie ver­wie­sen.

Fehlender Blick für Wasser

Eines aber fällt bei nähe­rer Aus­ein­an­der­set­zung mit den Zie­len und Maß­nah­men der Stra­te­gie auf: Der Was­ser­be­darf wird so gut wie gar nicht erwähnt. Der ein­zi­ge Hin­weis fin­det sich buch­stäb­lich auf der letz­ten Sei­te der Natio­na­len Was­ser­stoff­stra­te­gie aus dem Jahr 2020. Dort heißt es in Maß­nah­me 37: „Zudem darf die nach­hal­ti­ge Was­ser­ver­sor­gung in teil­wei­se ari­den Regio­nen die­ser Län­der nicht durch die Erzeu­gung von Was­ser­stoff beein­träch­tigt wer­den.“ Hier geht es aller­dings um die Erzeu­gung von Was­ser­stoff außer­halb Deutsch­lands. Die inlän­di­sche Was­ser­ver­sor­gung wird offen­sicht­lich nicht erwähnt, dabei steckt „Was­ser“ doch eigent­lich in „Was­ser­stoff“ – seman­tisch wie che­misch. Wäre es nicht sinn­voll, Was­ser stär­ker mit­zu­den­ken?

Eine Unter­su­chung des DVGW kommt zu dem Schluss, dass der Was­ser­be­darf für grü­nen Was­ser­stoff im Ver­gleich zu der Nach­fra­ge ande­rer Nut­zer­grup­pen nur sehr gering ist. Wäh­rend die Was­ser­pro­duk­ti­on der öffent­li­chen Was­ser­ver­sor­gung in 2019 bei 5,4 Mrd. m³ lag, wür­de eine Elek­tro­ly­se­ka­pa­zi­tät von 10 GW bei unter­stell­ten 2.500 Voll­last­stun­den weni­ger als 0,01 Mrd. m³ Süß­was­ser benö­ti­gen. Dane­ben ist vor­ge­se­hen, dass ca. ein Drit­tel der Elek­tro­ly­seu­re off­shore oder in Küs­ten­nä­he gebaut wer­den, sodass ent­salz­tes Meer­was­ser genutzt wer­den könn­te. Dies wür­de den Süß­was­ser­be­darf wei­ter redu­zie­ren. Nut­zungs­kon­flik­te wären daher laut Aus­sa­ge des DVGW ver­meid­bar und die Was­ser­res­sour­cen wür­den aus­rei­chen, um den Was­ser­be­darf für Elek­tro­ly­se in Deutsch­land zu decken. [3] Dabei ist jedoch zu berück­sich­ti­gen, dass bei der Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on in gro­ßen Anla­gen erheb­li­che Men­gen an Wär­me frei­ge­setzt und enor­me Kühl­was­ser­men­gen erfor­der­lich wer­den. Dar­auf weist der DVGW zwar hin, die o. g. Wer­te bezie­hen sich jedoch nur auf den Was­ser­be­darf für den Was­ser­stoff an sich. Und neben der Ver­füg­bar­keit von Was­ser sind auch noch wei­te­re Stand­ort­fak­to­ren rele­vant.

Standortfaktoren erfolgreicher Wasserstoffproduktion

»Da stel­le me uns e mal janz dumm. Watt is en Dampf­ma­schin?« Das Dampf­ma­schi­nen­zeit­al­ter ist glück­li­cher­wei­se vor­bei, aber das „Dumm­stel­len“ kann manch­mal hilf­reich sein, um die gro­ßen Zusam­men­hän­ge nicht aus dem Blick zu ver­lie­ren. Fol­gen­de Stand­ort­fak­to­ren sind für eine erfolg­rei­che Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on von Bedeu­tung:

  • Die Mög­lich­keit zur Ent­nah­me von Was­ser – sowohl für den Was­ser­stoff an sich als auch zu Kühl­zwe­cken wäh­rend sei­ner Erzeu­gung (insb. letz­te­res wird häu­fig mas­siv unter­schätzt).
  • Die Mög­lich­keit zur Abwas­ser­ein­lei­tung (neben der Salz­fracht ist insb. die hohe Tem­pe­ra­tur des Abwas­sers pro­ble­ma­tisch, die bis zu 15 °C über der­je­ni­gen des Roh­was­ser lie­gen kann).
  • Zugang zu „grü­nem“ Strom (EE vor Ort oder EE-Anbin­dung über Strom­tras­sen).
  • Was­ser­stoff­ab­neh­mer vor Ort (Indus­trie­pro­zes­se mit sehr hohem Tem­pe­ra­tur­be­darf [z. B. Stahl- oder Glas­her­stel­lung] oder Nut­zung für Ver­kehr [z. B. Bus- oder Lkw-Flot­ten]).
  • Alter­na­tiv: Ent­spre­chen­de Infra­struk­tur, um den Was­ser­stoff zu den Nut­zern zu trans­por­tie­ren (Pipe­line bzw. Straßen‑, Schie­nen- oder Was­ser­stra­ßen­an­bin­dung).

Die Auf­zäh­lung zeigt, dass für einen opti­ma­len Stand­ort der Was­ser­stoff­er­zeu­gung vie­le Vor­aus­set­zun­gen erfüllt sein müs­sen. Es lohnt sich daher, dezen­tral und inno­va­tiv zu den­ken und dabei vor allem den Was­ser­be­darf nicht aus dem Blick zu ver­lie­ren.

Beitrag von Wasserversorgern

Was­ser­ver­sor­ger ver­ste­hen sich häu­fig als „Umwelt­un­ter­neh­men“ und so dürf­ten vie­le von ihnen bereit sein, die Ener­gie­wen­de im Rah­men ihrer Mög­lich­kei­ten durch die Bereit­stel­lung von Was­ser für die Was­ser­stoff­er­zeu­gung zu unter­stüt­zen. Dabei muss natür­lich die loka­le Situa­ti­on berück­sich­tigt wer­den, in Was­ser­man­gel­ge­bie­ten dürf­ten Elek­tro­ly­seu­re eher fehl am Platz sein. Soweit es die loka­len Roh­was­ser­res­sour­cen jedoch erlau­ben, kann die Was­ser­lie­fe­rung an Betrei­ber von Elek­tro­ly­se­an­la­gen eine win-win-win-Situa­ti­on dar­stel­len. Wie das gehen soll?

Stel­len wir uns einen Was­ser­ver­sor­ger vor, der in den ver­gan­ge­nen Jah­ren erheb­li­che Rück­gän­ge bei der Was­ser­nach­fra­ge zu ver­zeich­nen hat­te, z. B. durch demo­gra­fi­schen Wan­del oder das Weg­bre­chen gro­ßer Indus­trie­pro­duk­ti­on. Die Über­ka­pa­zi­tä­ten bei Anla­gen und Net­zen ver­ur­sa­chen hohe Kos­ten, denen ange­sichts sin­ken­der Nach­fra­ge immer gerin­ge­re Erlö­se gegen­über­ste­hen. Sind die Stand­ort­fak­to­ren für eine Was­ser­stoff­er­zeu­gung in sei­ner Nähe güns­tig, könn­te er einem poten­ti­el­len Betrei­ber die Lie­fe­rung von Trink­was­ser anbie­ten. Der Betrei­ber könn­te somit auf hohe Inves­ti­tio­nen in Gewin­nungs- und Auf­be­rei­tungs­an­la­gen ver­zich­ten. Und viel­leicht lie­ße sich die Koope­ra­ti­on auch noch wei­ter den­ken, indem der Ver­sor­ger sein Know-how bei der Was­ser­auf­be­rei­tung zur Ver­fü­gung stellt, denn das Trink­was­ser muss vor Ver­wen­dung noch zu Reinst­was­ser auf­be­rei­tet wer­den. Eine Zusam­men­ar­beit wür­de – bei sinn­vol­ler Aus­ge­stal­tung der Prei­se – nen­nens­wer­te Deckungs­bei­trä­ge gene­rie­ren, mit deren Hil­fe Preis­stei­ge­run­gen für die pri­va­ten Was­ser­kun­den ver­mie­den oder zumin­dest erheb­lich redu­ziert wer­den könn­ten. Damit par­ti­zi­piert auch die Bevöl­ke­rung an der Ener­gie­wen­de, was – dar­auf deu­ten vie­le Stu­di­en hin ­– ein zen­tra­ler Akzep­tanz­bau­stein ist. Mög­li­cher­wei­se lie­ße sich noch grö­ße­rer Mehr­wert für die Kom­mu­ne schaf­fen, indem die EE-Anla­gen zur Erzeu­gung des grü­nen Stroms für die Was­ser­stoff­er­zeu­gung mit Bür­ger­be­tei­li­gung rea­li­siert wür­den.

Auf das richtige Preismodell kommt es an

Natür­lich soll­te der Was­ser­ver­sor­ger sich Gedan­ken über das Preis­mo­dell machen, das er sei­nem neu­en Kun­den anbie­tet. Von Bedeu­tung ist, dass er nicht nur Was­ser lie­fert, son­dern auch die Infra­struk­tur vor­hält. Das Preis­mo­dell soll­te des­halb auch einen hohen Anteil fixer Erlö­se beinhal­ten, um das Risi­ko für den Was­ser­ver­sor­ger so gering wie mög­lich zu hal­ten, denn mög­li­cher­wei­se muss er auch Inves­ti­tio­nen täti­gen, z. B. in neue Druck­erhö­hungs­an­la­gen oder Lei­tungs­ab­schnit­te. Gleich­zei­tig schwankt die Was­ser­nach­fra­ge im Zeit­ab­lauf: Feh­len Wind und Son­nen­schein über einen län­ge­ren Zeit­raum, wird kein Was­ser­stoff erzeugt und daher auch kein Was­ser nach­ge­fragt. Die Aus­las­tung der Kapa­zi­tä­ten wird folg­lich nicht gleich­ver­teilt sein, was eben­falls in der Beprei­sung abge­bil­det sein soll­te. Am Ende lan­det man also tat­säch­lich wie­der bei Was­ser­prei­sen…

 

Quellen

[1] Die Bun­des­re­gie­rung (2023): „Fort­schrei­bung der Natio­na­len Was­ser­stoff­stra­te­gie“

[2] Die Bun­des­re­gie­rung (2020): „Die Natio­na­le Was­ser­stoff­stra­te­gie“

Bei­de Doku­men­te sind abruf­bar unter: https://www.bmbf.de/bmbf/de/forschung/energiewende-und-nachhaltiges-wirtschaften/nationale-wasserstoffstrategie/nationale-wasserstoffstrategie_node.html

[3] DVGW (2023): „Genü­gend Was­ser für die Elek­tro­ly­se – Wie viel Was­ser wird für die Erzeu­gung von grü­nem Was­ser­stoff benö­tigt und gibt es aus­rei­chen­de Res­sour­cen?“ (https://www.dvgw.de/medien/dvgw/leistungen/publikationen/h2o-fuer-elektrolyse-dvgw-factsheet.pdf)