Grüne Innovation Wo Wasserstoff sinnvoll ist - und wo eher nicht

Die Unternehmensberater von Oliver Wyman sehen einen gigantischen Markt für Wasserstofftechnik entstehen. Um eine Alternative zu E-Autos geht es in der Studie, die manager magazin exklusiv vorliegt, weniger. Doch für einige Branchen ist es der einzige plausible Weg in eine klimaneutrale Zukunft.
Heiße Sache: Stahlarbeiter an Hochofen der Salzgitter AG

Heiße Sache: Stahlarbeiter an Hochofen der Salzgitter AG

Foto: FABIAN BIMMER / REUTERS

Was US-Präsident Joe Biden (78) für Amerikas Infrastruktur plant, "das kann wirklich ein warmer Regen für den industriellen Mittelstand in Deutschland sein". So sieht es Daniel Kronenwett, Partner der Unternehmensberatung Oliver Wyman. Denn das Billionenprogramm helfe beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft. Einer neuen Oliver-Wyman-Studie zufolge, die manager magazin exklusiv vorliegt, entstünde allein in Europa bis 2030 eine Wertschöpfung von 350 Milliarden Euro, mehr als die Hälfte davon als Aufträge für den klassischen Maschinenbau.

Die Elektrolyseure selbst, die mit Strom Wasserstoff erzeugen, machen einen relativ kleinen Teil davon aus: 16 Milliarden Euro. Vor allem würden Speicher, Pipelines, Brennstoffzellen und Heizkessel gebraucht - und nicht zuletzt neue Ökostromanlagen wie Windräder, damit Wasserstoff nicht mehr vorwiegend "grau" mit Erdgas erzeugt wird, sondern "grün" mit Strom aus erneuerbaren Quellen. Das käme "noch on top" zur ohnehin laufenden Energiewende.

"Das ist eher ein konservatives bis Basisszenario", meint Kronenwett - und das, obwohl laut seiner Prognose erst nach 2030 mehr grüner als grauer Wasserstoff produziert wird. Der richtige Boom soll erst nach 2040 beginnen, dann wären noch deutlich höhere Umsätze möglich. Vorausgesetzt wird jedoch die Bedingung, dass das politische Bekenntnis zu den Klimazielen erfüllt wird, weil sie ohne Wasserstoff schlicht nicht zu erreichen seien. Die Prognose von Kronenwett, der bei Oliver Wyman auch für die Autoindustrie zuständig ist, kommt aber ohne Brennstoffzellen als Autoantrieb aus. Auf das Schlagwort Wasserstoff reagieren Elektroautohersteller wie Volkswagen-Chef Herbert Diess (62) inzwischen allergisch, weil sie darin einen politischen Versuch sehen, ihre Technologiewende zur Elektromobilität mit konkurrierenden Alternativen zu torpedieren.

"Wo ist Wasserstoff überhaupt sinnvoll? Da, wo Elektrifizierung nicht wirtschaftlich oder prozesstechnisch schwer möglich ist", sagt Daniel Kronenwett. Der Oliver-Wyman-Partner hat eine Matrix der Anwendungen erstellt, für die Wasserstoff besonders sinnvoll erscheint, weil die Umstellung vergleichsweise einfach ist oder es an klimaneutralen Alternativen mangelt – im Idealfall beides.

Die Top 7 der sinnvollsten Anwendungen

Nummer eins auf der Liste ist Ammoniak. Die Verbindung von Wasser- und Stickstoff wird vor allem als Düngemittel eingesetzt, aber auch in der Chemieindustrie beispielsweise zur Kunststoffproduktion. Zusätzlich kann der vom Stickstoff abgespaltene Wasserstoff auch als Antrieb für Verbrennungsmotoren genutzt werden, beispielsweise auf Schiffen. Der norwegische Düngemittelkonzern Yara arbeitet daran in einem Modellprojekt mit einem Mainzer Fraunhofer-Institut.

An zweiter Stelle steht Industriewärme – also die zum Betrieb von Maschinen oder für chemische Prozesse nötige Hitze, die laut Internationaler Energieagentur zwei Drittel des industriellen Energiebedarfs ausmacht und bisher praktisch komplett aus fossilen Brennstoffen stammt. Wasserstoff könnte diese ersetzen, weil es mit Temperaturen um 2000 Grad verbrennt, vergleichbar mit Ethan. Zementöfen beispielsweise müssen auf mehr als 1400 Grad erhitzt werden. Klimaneutrales Bauen ist daher kaum ohne Wasserstoff denkbar. Diese Perspektive sieht Kronenwett aber eher mittelfristig, etwa ab den 2030er Jahren. Dennoch ist dieser Bereich so wichtig, dass der industrielle Bedarf laut der Prognose im Jahr 2030 mit 74 bis 80 Millionen Tonnen das Gros der Wasserstoffnachfrage ausmachen dürfte.

Schnell einsetzbar wäre Wasserstoff als Brennstoff zur Stromproduktion in Gaskraftwerken, allerdings nur als Beimischung von höchstens 20 bis 30 Prozent zum verbrannten Erdgas. Der Klimavorteil ist daher begrenzt, zumal es Ökostrom als Alternative gibt. Dennoch ist dieses H2-Spiking eine der realistischsten Anwendungen in den kommenden Jahren.

Etwas weiter weg liegen Wasserstoffzüge und -lastwagen, obwohl bereits einige in Betrieb sind. Ob sich das im großen Stil lohnt, hängt auch von den elektrischen Alternativen ab. Wasserstoffzüge könnten Züge mit Dieselloks ersetzen, solange nicht alle Bahnstrecken elektrifiziert sind. Batterien gelten vielen als zu schwer für große Lasten, obwohl die Technik schnelle Fortschritte macht. "Da findet derzeit ein Technologiekampf statt", räumt Kronenwett ein. "Wer gewinnen wird, ist noch offen."

Enorm wäre der Vorteil von Wasserstoff in der Stahlproduktion – dort ist die Umstellung aber auch besonders schwer. Das bisherige Hochofenverfahren mit Hilfe von Kokskohle und Sauerstoff müsste komplett ersetzt werden. Eine neue Stahlproduktion mittels Wasserstoff könnte die CO2-Emissionen um 90 Prozent vermindern. Kronenwett sieht diesen wohl wichtigsten Durchbruch für die Wasserstofftechnik "eher mittel- bis langfristig, da geht es nach 2030 richtig los". Wegen des riesigen Kapitalbedarfs mit langen Investitionszyklen müssten die Stahlhersteller aber bereits heute an ihren Transformationsplänen arbeiten. Wenn die Wende der Schwerindustrie zur grünen Zukunft gelingt, so Kronenwett, könne er sich auch "Hyperwachstum" für Wasserstofftechnik vorstellen.

Kurzfristig infrage komme Wasserstoff auch noch zum Beheizen von Wohnungen, wiederum als Beimischung eines kleinen Anteils zu Erdgas, das die Mehrheit der deutschen Haushalte wärmt. Großer Vorteil: Die existierende Infrastruktur ließe sich weiter nutzen, statt sämtliche Häuser für Wärmepumpen oder Solarbatterien umzubauen. Der Klimanutzen liege eher im mittleren Bereich.

In jedem Fall nötig: Starthilfe vom Staat

Hinter diesen Top 7 landen in Kronenwetts Matrix andere mögliche Wasserstoffanwendungen wie Energiespeicher, Antrieb für Stadtbusse und Lieferwagen für kurze Strecken – in all diesen Fällen in Konkurrenz zur batterieelektrischen Alternative.

Am Ende der Skala stehen wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen, um Schiffe oder Flugzeuge anzutreiben. Hier könnte die klimaneutrale Zukunft auch in synthetischen Brennstoffen (E-Fuels) liegen, oder mit größeren technologischen Durchbrüchen auch in Batterieantrieben. Abschreiben will Kronenwett die Vision von Wasserstoffantrieben hier aber nicht. "Das kann kommen und kann dann auch groß werden."

Selbst am Markt durchsetzen werde sich die neue Technik laut dem Berater aber in keinem dieser Felder. Aktuell sei "Wasserstoff überall noch zu teuer". Zum Start seien Subventionen und Pilotprojekte nötig, um in größeren Skalen auf geringere Kosten zu kommen. "Es ist dasselbe Henne-Ei-Problem wie beim Elektroauto", sagt der Experte.

ak
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