Wasserstoff nimmt in der Energiewende zu, wird aber möglicherweise überverkauft

Was wir vorher wussten.

Die folgenden Aspekte von Wasserstoff wurden bereits untersucht.

Rystad Energy prognostizierte vor zwei Jahren, dass flüssiger Wasserstoff im Jahr 2050 einen Platz finden wird, aber nur 7 % der gesamten benötigten sauberen Energie ausmachen wird. Bei diesen 7 % handelt es sich um eine Nische im Bereich sauberer Treibstoffe für die schwer zu reduzierende Luftfahrt, Seeschiffe sowie die Zement- und Stahlindustrie.

Flüssiger Wasserstoff hat zwei große Vorteile: Erstens liegt die Energie in dichter Form vor. Zweitens verbrennt es an der Luft zu Wasser, ohne dass Kohlenstoffemissionen entstehen.

Wasserstoff eignet sich gut für die Produktion durch große Öl- und Gasunternehmen, da diese bereits wissen, wie man ein anderes Gas – Erdgas – produziert und verteilt, und über tiefe Taschen verfügen.

Was wir jetzt wissen.

DNV in ihrem Jahresbericht¹ Ende 2022 wurde geschätzt, dass flüssiger Wasserstoff bis 5 nur 7 % (nicht 2050 %) des Bedarfs an sauberer Energie decken wird.

Wie Bloomberg Green geschrieben hat, gibt es Gründe, warum Wasserstoff noch nicht zum Mainstream geworden ist, so wie es Wind und Sonne getan haben. Einer davon sind die Kosten: Die umweltfreundliche Produktion von Wasser durch Elektrolyse ist teuer und die Elektrolyse ist eine ineffiziente Technologie.

Zweitens ist blauer Wasserstoff nicht klimafreundlich. Während er billiger als grüner Wasserstoff ist, benötigt blauer Wasserstoff Energie, um Methan in Wasserstoff und CO2 zu zerlegen und zu zerlegen. Das CO2 muss dann entsorgt werden, in der Regel durch CCS (Carbon Capture and Storage). Beide Enden der Wasserstoffproduktionskette benachteiligen die „Sauberkeit“ dieser Wasserstoffalternative.

Drittens sind die meisten Maschinen und Industrien nicht für die Verwendung von Wasserstoff geeignet. Es verursacht zusätzliche Kosten, ein herkömmliches Auto so umzubauen, dass es Wasserstoff statt Benzin verbrennt, oder Maschinen in einer Industriewerkstatt so umzubauen, dass es Wasserstoff statt Erdgas verbrennt.

Wasserstoff ist eine natürliche Ergänzung für Öl- und Gasunternehmen, weil sie über große Erfahrung im Erdgasbereich verfügen, aber auch, weil sie im Jahr 2022 enorme Gewinne erzielt haben und es sich leisten können, bei neuen Unternehmungen ein Risiko einzugehen.

Düstere Kostenprognosen für Wasserstoff.

Ein aktueller Artikel enthält Auszüge aus dem Energy Transition Outlook von DNV¹ 2023. Die wichtigsten Punkte sind:

· Um bis 5 2050 % des weltweiten Bedarfs an sauberer Energie zu decken, wird die Produktion über 7 Billionen US-Dollar kosten, einschließlich neuer Ammoniakterminals und Pipelines.

· Der größte Teil des Wasserstoffs wird in der Produktion verwendet.

· Wasserstoff und Ammoniak werden zusammen etwa die Hälfte der weltweiten Schiffstreibstoffe ausmachen, eine der schwer zu reduzierenden Kategorien.

· Mehr als 50 % der weltweiten Wasserstoffpipelines werden aus Erdgaspipelines umgewidmet.

· Lateinamerika sowie der Nahe Osten und Nordafrika werden zu Exporteuren von Wasserstoff oder Ammoniak, da sie über große Gebiete für erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie zur Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse verfügen.

· In Europa werden große Länder wie Deutschland, Frankreich und Spanien bis 2030 das Ziel einer inländischen Wasserstoffproduktion von 4 bis 6.5 GW haben.

· Das Vereinigte Königreich mit seinem großen Netz an Gaspipelines wird in der Lage sein, von Erdgas auf Wasserstoff umzusteigen.

· Die EU-Pläne sehen eine Elektrolyseurkapazität von 6 GW bis 2024 und bis 40 eine Steigerung auf 2030 GW vor.

Wird Wasserstoff überverkauft?

Wird Wasserstoff also überverkauft? Auch wenn Wasserstoff mehr Aufsehen erregt als Solar- oder Windenergie, sind 7 % der prognostizierten sauberen Energie für Wasserstoff im Jahr 2050 nur ein recht kleiner Prozentsatz der Gesamtmenge. Hinzu kommen die prognostizierten hohen Kosten für die Online-Bereitstellung von Wasserstoff, was die Versuchung nahelegt, zuzugeben, dass Wasserstoff als Wunderwaffe für sauberen Kraftstoff für 2050 überverkauft wird.

Werfen wir einen Blick auf die Wasserstoffaktivitäten in einigen Ländern, an denen teilweise auch die Öl- und Gasindustrie beteiligt ist.

Wasserstoffpläne in der Europäischen Union (EU) im Vergleich zu den USA

Die gesamte weltweite Produktion von Wasserstoff beträgt derzeit etwa 90 Millionen Tonnen pro Jahr. Die IEA (Internationale Energieagentur) prognostiziert, dass diese Menge bis 180 auf 2030 Millionen Tonnen pro Jahr steigen muss, um bis 2050 Netto-COXNUMX-Emissionen von Null zu erreichen.

Fast der gesamte derzeit in den USA produzierte Wasserstoff von etwa 10 Millionen Tonnen wird von der Industrie zur Erdölraffinierung, zur Metallbehandlung, zur Herstellung von Düngemitteln und zur Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet.

Aber der größte Teil der heutigen Produktion, nämlich 99 %, ist blauer Wasserstoff, der, wie bereits beschrieben, nicht kohlenstofffrei ist. Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt und ist weitgehend kohlenstofffrei, wenn er mit erneuerbarem Strom betrieben wird.

Die EU hat sich schnell auf die Elektrolyse für grünen Wasserstoff eingestellt, der weitgehend kohlenstofffrei ist. Aber die EU hat nur langsam auf die massiven Wasserstoffinvestitionen reagiert, die durch den US-amerikanischen Inflation Reduction Act (IRA) vorgesehen sind, der satte 369 Milliarden US-Dollar für grüne Energieprogramme bereitstellt.

Weltweit, heißt es in dem Artikel, habe nur 1 % der geplanten Wasserstoffprojekte mit einer Leistung von 1 Tw (Terrawatt) mit dem Bau begonnen. Etwa ein Viertel davon, 269 GW (Gigawatt), werden bis 2030 online sein. Das Wachstum wird sich wie eine Revolution anfühlen, da die heutige Wasserstoffproduktion nur 0.45 GW beträgt.

Außerdem wird prognostiziert, dass die Kosten für grünen Wasserstoff von heute 6-8 Euro/kg auf unter 3 Euro/kg bis 2050 sinken werden.

Wasserstoff-Hubs in den USA

Neben den üblichen Vorteilen einer Infrastrukturkonzentration soll das Konzept der Wasserstoff-Hubs auch die Gefahren und Kosten ausgleichen, die beim Transport des leicht brennbaren Wasserstoffs über große Entfernungen entstehen.

Der US-Kongress hat 8 Milliarden US-Dollar aus dem Infrastructure Act von 2021 für das DOE (Energieministerium) bereitgestellt, um mindestens vier Demonstrationsprojekte zu unterstützen, an denen Wasserstoffproduzenten, Endverbraucher und die sie verbindende Infrastruktur beteiligt sind. Das DOE hat bereits beeindruckende 400 Wasserstoffprojekte von Universitäten, nationalen Labors und der Industrie finanziert, und die neuen Zentren werden sich auf diese Informationen stützen.

Die Anträge auf Vollfinanzierung waren im April 2023 fällig. Vier private Allianzen sowie viele mit der Industrie verbündete Landesregierungen und einige mit anderen Bundesländern verbündete Landesregierungen haben sich beworben. Die anfängliche Finanzierung durch das DOE darf 1.25 Milliarden US-Dollar pro Hub nicht überschreiten, was eine enorme Summe ist. Sie gehen davon aus, 6–10 regionale Hubs mit einer Gesamtfinanzierung von 6–7 Milliarden US-Dollar auszuwählen.

Ein Hub heißt HyVelocity-Hub konzentriert sich auf die US-Golfküste und wird von Chevron organisiert
CLC
und mehrere private Unternehmenspartner, darunter ExxonMobil
XOM
und Mitsubishi. Sie würden auf ein Netzwerk von 48 Wasserstoffproduktionszentren (das größte der Welt) sowie 1,000 Meilen dedizierter Wasserstoffpipelines entlang der Küsten von Louisiana und Texas zurückgreifen.

Ein Ziel besteht darin, die Herausforderung des DOE, den sogenannten Hydrogen Shot, zu lösen, bei der 1 kg Wasserstoff hergestellt und dabei weniger als 2 kg Kohlendioxid emittiert werden. Ein weiteres Ziel besteht darin, die Kosten für Wasserstoff innerhalb von 80 Jahren um 1 % auf 10 USD/kg zu senken.

Programme wie die oben genannten haben die Aufmerksamkeit der Industrie in den gesamten USA auf sich gezogen. Durch die von der IRA angebotenen Steuergutschriften könnten 100 Milliarden US-Dollar für die Produktion von sauberem Wasserstoff generiert werden – zusätzlich zu den 8 Milliarden US-Dollar, die der Kongress aus dem Infrastrukturgesetz bereitgestellt hat.

Weitere Wasserstoff-Hubs, die im Auge behalten werden müssen, wurden von Reuters Events sehr kurz zusammengefasst². Ihre Liste umfasst:

Der Trans Permian und Horizons Clean Hydrogen Hub: hat eine starke Verbindung zu Öl und Gas in West-Texas.

HyBuild Los Angeles

Das HyGrid-Projekt

Der HALO-Wasserstoff-Hub: Die Bundesstaaten Arkansas, Louisiana und Oklahoma haben eine lange Geschichte in der Produktion und dem Transport von Öl- und Gasflüssigkeiten.

Der Advanced Clean Energy Storage-Hub

Das Southwest Clean Hydrogen Innovation Network

Der südöstliche Wasserstoffknotenpunkt

Bei den meisten dieser Projekte handelt es sich um Energieversorger oder gemeinnützige, von der Stadt oder dem Staat geförderte Projekte, und bei vielen ist die Unterstützung der Universität eingebaut.

Für den Projektaufruf des DOE gingen 79 Bewerbungen ein², aber nur 33 von ihnen wurden aufgefordert, bis April 2023 formelle Bewerbungen einzureichen. Die endgültige Auswahl von weniger als 10 Hubs wird in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 erfolgen.

Es ist klar, dass Interessenvertreter im ganzen Land die Wasserstoffvision verstanden haben. Die USA haben sich einer Wasserstoffzukunft verschrieben und wollen bei diesem Übergang weltweit führend sein.

In einem zukünftigen Artikel werden wir die Aktivitäten bestimmter Öl- und Gasunternehmen bei der Wasserstoffproduktion beschreiben.

Takeaways

Die Wasserstoffvision ist ehrgeizig – denn sie ist schwer herzustellen, gefährlich in der Lagerung und beim Transport und teuer.

Die kohlenstoffarme Version von Wasserstoff wird grüner Wasserstoff genannt und ist teuer, da es sich um einen ineffizienten Prozess handelt, der auf der Elektrolyse von Wasser basiert. Bei der derzeitigen Wasserstoffproduktion handelt es sich im Wesentlichen um blauen Wasserstoff, der jedoch zu Beginn und am Ende des Erzeugungsprozesses kohlenstoffreiche Nachteile mit sich bringt.

Aber Wasserstoff ist kein Allheilmittel. Eine Wasserstoffindustrie könnte bis 5 einen großen Anteil an den 7–2050 % der schwer zu reduzierenden Emissionen der Weltenergie einsparen, aber der größte Teil der Gesamtemissionen bleibt bestehen: 93–95 %.

Referenzen.

1. DNV, Energiewende-Ausblick 2022Oktober 13, 2022.

2. Reuters-Ereignisse: Die Wasserstoffstaaten von Amerika, Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5. April 2023.pd