Kann grüner Wasserstoff die globale Erwärmung wirklich begrenzen?

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Der wöchentliche Zusammenfassung zur Klimakrise und Daten zum Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre.

„Das große Wagnis von Wasserstoff:„Flausch oder ist es der Heilige Gral der Netto-Null-Emissionen?“, lautete die Schlagzeile von one Artikel von Wächter letzten Oktober die sich gefragt haben, ob wir wirklich auf grünen Wasserstoff setzen können, um die Klimaziele zu erreichen.

Ein Artikel von Adrian Odenweller und Falko Ueckerdt vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, den Autoren eines Studie veröffentlicht am Naturenergie im September, er hat es versucht Um diese Frage zu beantworten, analysieren wir, wie schnell die Welt grünen Wasserstoff produzieren müsste – der durch die Spaltung von Wasser mit Strom aus kohlenstoffarmen Quellen entsteht –, um die Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen.

Wasserstoff:Eine Lösung für den Klimawandel oder ein weiteres Geschenk an die Industrie für fossile Brennstoffe?

Wasserstoff soll einer der Bausteine zur Erreichung globaler Klimaziele werden, doch die derzeitige Produktion stammt fast ausschließlich aus kohlenstoffreichen Quellen.

Es entsteht größtenteils durch die Spaltung von Kohlenwasserstoffmolekülen und emittiert dabei zig Millionen Tonnen CO₂ und im Laufe der Lieferkette auch Methan.Daher heißt es im Fachjargon „grauer Wasserstoff“. Dann gibt es der „blaue Wasserstoff“, mit geringerem Kohlenstoffgehalt:Das während des Produktionsprozesses emittierte CO₂ wird mithilfe von CCS-Techniken (Carbon Capture and Storage) abgeschieden und gespeichert.Wasserstoff 'Schwarz' es wird mit Kohle hergestellt;Das 'braun' mit Braunkohle;Das 'Türkis' wo Wärme verwendet wird, um fossiles Gas durch Pyrolyse (die Zersetzung einer komplexen Substanz durch Wärmebehandlung) zu spalten;das sagte 'Viola' (oder auch „rosa“ oder „gelb)“, wo Strom und Wärme aus Kernreaktoren genutzt werden;das vorerst ohne Farbe aus Biomasse hergestellt.

Wasserstoff wird als sauber bzw. sauber eingestuft 'Grün', mit sehr geringem oder praktisch keinem Kohlenstoffgehalt, wird stattdessen durch Elektrolyse von Wasser hergestellt.Durch die Zufuhr von Strom wird das Wassermolekül in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.Wenn der in diesem Prozess verwendete Strom aus einer erneuerbaren Quelle (hauptsächlich Wind- und Sonnenenergie) stammt, ist er praktisch kohlenstofffrei, d. h. er hat einen Kohlenstoffgehalt von nahezu Null.

Laut der Studie von Odenweller und Ueckerdt müssten wir die Kapazität von Elektrolyseuren um das 6.000-fache erhöhen, um den Temperaturanstieg von 1,5 °C seit dem vorindustriellen Zeitalter bis 2050 wirklich auf grünen Wasserstoff zu begrenzen derzeit 600 Megawatt (MW).Dafür wären ähnliche Wachstumsraten erforderlich wie die, die die USA im Zweiten Weltkrieg für militärische Ausrüstung erreichten.Ein Wachstumstempo, das ohne schnelle politische Interventionen undenkbar ist.

„Unsere Analysen – erklären die beiden Wissenschaftler – deuten darauf hin, dass selbst bei einer Wachstumsgeschwindigkeit ähnlich der von Wind- und Sonnenenergie die Kapazität der Elektrolyseure nicht mehr als 1 % der Endenergie garantieren könnte bis 2030 in der EU und 2035 weltweit – deutlich unter dem Bedarf in 1,5°C-Szenarien.“

Derzeit bietet der zunehmende Einsatz von Alternativen zu Wasserstoff, wie Elektroautos, Elektro-Lkw und Wärmepumpen, eine Absicherung gegen das Risiko, dass der Einsatz von Wasserstoff die an diesen Energieträger gestellten Erwartungen nicht erfüllen wird.

Projekte in der Pipeline

Im Jahr 2021 betrug die Kapazität von Wasserstoffelektrolyseuren weltweit etwa 600 MW.Im NZE-Szenario (Netto-Null-Emissionen bis 2050) hat die Internationale Energieagentur (IEA) er hat es vorhergesehen eine Steigerung dieser Leistung um 3.670 Gigawatt (GW), also um das 6.000-fache.

Wenn alle in der Europäischen Union und auf der ganzen Welt angekündigten Projekte umgesetzt werden, wird die weltweite Elektrolysekapazität bis 2030 300 GW erreichen.

progetti idrogeno verde nel mondo — Umfang der geplanten Elektrolyseurkapazität, aufgeschlüsselt nach geplantem Einsatzjahr in der EU (links) und weltweit (rechts).Die geplante Kapazität wird nach Land oder Region (oben) und nach Projektfortschritt (unten) aufgeschlüsselt.

Die aktuelle Elektrolysekapazität – erklären die beiden Forscher – ist vergleichbar mit der Kapazität von Solarphotovoltaik (PV) im Jahr 2000.Um 300 GW zu erreichen, dauerte es 17 Jahre.Sollten alle angekündigten Projekte termingerecht realisiert werden, würde grüner Wasserstoff die Hälfte der Zeit in Anspruch nehmen.Allerdings hinken die Investitionszusagen für Elektrolyseure hinterher.Für mehr als 80 % der angekündigten Kapazitäten, die im Jahr 2024 ans Netz gehen sollen, liegt noch keine endgültige Investitionsentscheidung vor.All dies lässt keine rosigen Szenarien erwarten.

Was die Europäische Union tut

Etwa die Hälfte der Projekte in der Pipeline befinden sich in Europa.Der REPowerEU-Paket Sie hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 10 Millionen Tonnen (Mt) grünen Wasserstoff zu produzieren und weitere zehn zu importieren.Um alle 10 Mt Wasserstoff zu produzieren, wären etwa 100 Gigawatt (GW) Elektrolysekapazität erforderlich.

Die meisten Projekte wurden einer Machbarkeitsstudie unterzogen (oder werden derzeit einer Machbarkeitsstudie unterzogen).Wenn wie erwartet 30 % dieser Projekte bis 2024 umgesetzt würden, müsste sich die installierte Kapazität jedes weitere Jahr verdoppeln, um die bis 2030 gesetzten Ziele zu erreichen [unten rechts in der Abbildung unten], mit einer Wachstumsrate von 100 % – nötig Jedes Jahr verdoppelt sich die Kapazität – beispiellos für Energietechnologien und weit über dem historischen Wert für Solar- und Windenergie.

progetti idrogeno verde pianificati nell'Unione Europea — Angekündigte Projekte aufgeteilt nach Land (links) und nach Fortschrittsstand (Mitte).Die meisten dieser Projekte wurden einer Machbarkeitsstudie unterzogen oder planen dies (hellblaue Balken).

Was wäre, wenn grüner Wasserstoff die gleichen Wachstumsraten hätte wie Wind und Sonne?

Bei Wachstumsraten ähnlich denen von Wind und Sonne zeigen die Analysen von Odenweller und Ueckerdt, dass grüner Wasserstoff kurzfristig knapp sein und langfristig – ohne Gewissheit – häufiger vorkommen könnte.

In diesem Szenario würde grüner Wasserstoff bis 2030 in der EU und 2035 weltweit wahrscheinlich weniger als 1 % der Endenergie liefern, was deutlich unter dem in den 1,5°C-Szenarien vorgesehenen Bedarf liegt.

„Unsere Simulationen deuten darauf hin, dass in den kommenden Jahrzehnten eine ‚Wende‘ hin zu hohen Elektrolysekapazitäten wahrscheinlich ist.Der Zeitpunkt und das Ausmaß dieser Änderung sind jedoch höchst ungewiss.Für die EU sagen unsere Simulationen einen „Wendepunkt“ um das Jahr 2038 voraus;weltweit etwa im Jahr 2045“, schreiben die beiden Forscher.Eine Zeitspanne, die weit über die Ambitionen hinausgeht, die an grünen Wasserstoff gesetzt werden.

Es bedarf einer raschen Koordinierung und Intervention durch die Regierungen

Um die von REPowerEU angestrebten Ziele zu erreichen, wären hohe Wachstumsraten erforderlich, die den kurzfristigen Engpass schließen könnten.Um eine Notausweitung zu erreichen, wären jedoch Eingriffe in eine breite Palette von Technologien erforderlich, die von US-Militärausrüstung aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs bis hin zu Chinas Hochgeschwindigkeitsbahnnetz oder hochmodularen Technologien wie Smartphones und Servern reichen.

Dieses Wachstumstempo erfordert schnelles und entschlossenes Handeln, globale Koordination und spezielle Finanzierung, erklären Odenweller und Ueckerdt.Regierungen sollten Unternehmensinvestitionen unterstützen und sich koordinieren, um den gleichzeitigen Anstieg von Angebot, Nachfrage und Infrastruktur für die Wasserstoffproduktion und -nutzung zu regulieren und zu verwalten.Vor kurzem haben die EU und die USA neue Wasserstoffpolitiken vorangetrieben, um den Teufelskreis aus unsicherer Versorgung, unzureichender Nachfrage und unvollständiger Infrastruktur zu durchbrechen.Es bleibt abzuwarten, ob dieser Aufwand ausreicht.

Derzeit könnte „blauer“ Wasserstoff – der aus Gas durch Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid gewonnen wird – eine Brückenrolle spielen.Es bestehen jedoch weiterhin Bedenken hinsichtlich der Emissionen während des Lebenszyklus und der starke Anstieg der Gaspreise in der EU haben die Wettbewerbsfähigkeit von blauem Wasserstoff erschwert.

Bis die Unsicherheiten über Verfügbarkeit und Kosten beseitigt sind, müssen sich die politischen Entscheidungsträger der Gefahr bewusst sein, das Potenzial von Wasserstoff zu überschätzen.Wenn das Angebot die Erwartungen übertreffen würde, bestünde immer die Möglichkeit, die Anwendungsfälle von Wasserstoff auszuweiten.Wenn umgekehrt Wasserstoff zur Dekarbonisierung von Sektoren eingesetzt wird und das Angebot geringer ist als erwartet, könnte es zu spät sein, rechtzeitig auf Alternativen umzusteigen, um die Klimaziele zu erreichen.

Dies deutet darauf hin, dass der Ausbau bereits verfügbarer und effizienterer Alternativen wie die direkte Elektrifizierung mit Wärmepumpen, Elektroautos und Elektro-Lkw einen Ausweg bietet, wenn sich Wasserstoff als nicht gangbarer Weg erweist.

Kolumbien kündigt einen Stopp der neuen Öl- und Gasexploration für eine umweltfreundlichere Wirtschaft an

Die Bergbauministerin Irene Vélez erklärte auf dem Weltwirtschaftsforum in Davos, dass Kolumbien keine neuen Öl- und Gasexplorationsprojekte genehmigen werde, um auf fossile Brennstoffe zu verzichten und zu einer neuen nachhaltigen Wirtschaft überzugehen.Die Entscheidung muss jedoch den Widerstand aus Wirtschaft, Politik und Industrie überwinden.