Die Wasserstoffwirtschaft: Schlüsselfaktoren, die die Kosten der Wasserstoffproduktion beeinflussen
In unserem vorherigen Artikel haben wir das Wasserstofffarbspektrum vorgestellt und die Stromherstellungskosten von Wasserstoff (LCOH) für die Produktion in den Farben Grün, Blau und Türkis in den USA und Europa verglichen. Dabei zeigte sich, dass regionale Bedingungen zu völlig unterschiedlichen wirtschaftlichen Ergebnissen führen. Ein einfacher Kostenüberblick erzählt jedoch nur einen Teil der Geschichte. Um fundierte, langfristige Investitionsentscheidungen zu treffen, müssen wir die grundlegenden Erfolgsfaktoren, die die Investitionsfähigkeit bestimmen, genauer betrachten. Die „beste” Methode zur Wasserstoffproduktion ist nicht universell, sondern eine strategische Entscheidung, die sich nach den jeweiligen Ressourcen, der Energielandschaft und dem politischen Umfeld einer Region richtet.
Eine einheitliche Sicht auf die wichtigsten Kennzahlen
Um die Kompromisse zu verstehen, müssen wir diese Produktionswege anhand derselben kritischen Kennzahlen vergleichen. Die folgende Tabelle, basierend auf unserer Analyse, fasst die wichtigsten Eingaben und Ausgaben für die Produktion eines Kilogramms Wasserstoff zusammen.
| Vergleichskennzahl | CH4 SMR (Blauer Wasserstoff) | H2O Elektrolyse (Grüner Wasserstoff) | CH4 Pyrolyse (Türkiser Wasserstoff) |
|---|---|---|---|
| Methanverbrauch (kg CH4/kg H2) | ~5.6 | / | ~4 |
| Energieverbrauch (kWh/kg H2) | Inklusive im Methanverbrauch | ~55 | ~10 |
| CO2-Emissionen (kg CO2/kg H2) | ~10 (vor der Abscheidung) | 0 | ~0 |
| Wasserverbrauch (kg H2O/kg H2) | 6 – 13 | ~10 | 0 |
| Technologiereife | Hoch | Mittel | Niedrig |
| Einnahmequellen / Produkte | H2 | H2 | H2, fester Kohlenstoff (CO2-Zertifikate) |
Um diese Kompromisse besser zu visualisieren, können die Daten als einzigartige Profile dargestellt werden. Wie das untenstehende Diagramm zeigt, gibt es keine einzelne Methode, die in allen Kennzahlen überlegen ist; jede hat eine eigene Form von Vor- und Nachteilen.
Dieser visuelle Vergleich führt uns zu den entscheidenden Faktoren, die die Machbarkeit eines Projekts bestimmen.
Die Daten interpretieren: Was diese Faktoren in der Praxis bedeuten
Diese Daten zeigen die kritische Unterschiede auf, die jeder Projektentwickler berücksichtigen muss.
Energieverbrauch
Der auffälligste Unterschied liegt im Energiebedarf. Grüner Wasserstoff durch Elektrolyse benötigt etwa 5,5-mal mehr Strom als türkiser Wasserstoff aus Pyrolyse. In einer Welt mit wachsender Elektrifizierung und belasteten Netzen stellt dieser enorme Energiebedarf eine erhebliche Herausforderung für grünen Wasserstoff dar, der direkt mit anderen Anforderungen wie Elektrofahrzeugen und Heizung konkurriert.
Wasserverbrauch
Sowohl Dampfreformierung von Methan (SMR) als auch Elektrolyse sind wasserintensive Prozesse. Methanpyrolyse hingegen benötigt kein Wasser als Rohstoff, was ihr in trockenen Regionen, in denen Wasser eine knappe und wertvolle Ressource ist, die oft von Landwirtschaft und Gemeinden beansprucht wird, einen großen Vorteil verschafft.
Rohstoffe und Infrastruktur
Blauer und türkiser Wasserstoff nutzen Methan aus bestehenden Erdgasleitungen, LNG-Importterminals oder Biogasanlagen. Diese Fähigkeit, auf bestehende, ausgereifte Infrastruktur zurückzugreifen, ist ein großer Vorteil, um schnell und kostengünstig zu skalieren, im Vergleich zum Aufbau völlig neuer Ökosysteme. Besonders wenn nicht genügend grüner Strom für die Elektrolyse von grünem Wasserstoff bereitgestellt werden kann, könnten sich sowohl der blaue als auch der türkise Weg als tragfähige Vektoren der Wasserstoffproduktion erweisen.
Die Faktoren anwenden: Welcher Wasserstoffweg für welche Region?
Das Verständnis dieser Faktoren ermöglicht es uns, von der Theorie zur Strategie überzugehen. Der optimale Produktionsweg wird klar, wenn er durch einen logischen Entscheidungsrahmen betrachtet wird, der auf den einzigartigen Stärken und Einschränkungen einer Region basiert.
Wie der Entscheidungsbaum zeigt, hängt der ideale Weg von einer Reihe von wichtigen lokalen Bedingungen ab.
Der Fall für grünen Wasserstoff (Elektrolyse)
Dies ist die bevorzugte Lösung in Regionen mit einem Überschuss an kostengünstiger, erneuerbarer Energie und reichlich vorhandenem Frischwasser. Orte wie Norwegen und Quebec, mit ihren umfangreichen Wasserkraftressourcen, oder zukünftige Solarzentren sind ideale Kandidaten für die großflächige Produktion von grünem Wasserstoff.
Der Fall für blauen Wasserstoff (SMR mit CCUS)
Dieser Weg ist am wettbewerbsfähigsten in Regionen mit sowohl kostengünstigem Erdgas als auch zugänglichen geologischen Formationen zur CO₂-Speicherung. Die US-Golfküste und der Nahe Osten sind ein hervorragendes Beispiel, mit ihren reichlichen Gasreserven und nahegelegenen erschöpften Öl- und Gasfeldern, die sich perfekt für eine kosteneffiziente Kohlenstoffspeicherung eignen.
Der Fall für türkisen Wasserstoff (Methanpyrolyse)
Diese innovative Methode findet ihre Nische in Regionen, die Zugang zu Methan zu vernünftigen Kosten haben, aber Einschränkungen bei Wasser, erneuerbarer Energie oder beidem unterliegen. Sie eignet sich auch besonders für Gebiete mit lokalen Industrien, die das feste Kohlenstoffnebenprodukt nutzen können, wie z.B. die Reifen- oder Batteriefertigung, und schafft so eine zirkuläre, wertschöpfende Wirtschaft.
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Diese Analyse zeigt, dass die Zukunft von Wasserstoff nicht durch eine einzige Farbe definiert wird, sondern durch eine vielfältige Mischung aus Produktionsmethoden, die auf regionale Stärken zugeschnitten sind. Unabhängig davon, ob Wasserstoff aus Wasser gewonnen, aus einem Reformer abgeschieden oder durch Pyrolyse abgetrennt wird, ist der nächste Schritt bei der Aufbereitung des Wasserstoffs für die nachgelagerte Verwendung die Kompression. Diese anfängliche Druckbeaufschlagung ist das Tor zur gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette, in der er für eine effiziente Speicherung, den Transport und die Lieferung an den Endverbraucher auf hohe Drücke komprimiert wird.
Mit dem Ausbau der Wasserstoffwirtschaft wird sichere und effiziente Kompressionstechnologie zum Rückgrat ihres Wachstums, da sie die Betriebskosten minimiert und die Rentabilität von Wasserstoffprojekten weltweit maximiert.
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Als Nächstes in der Serie "Die Wasserstoffwirtschaft"
Im nächsten Artikel dieser Serie werden wir die physische Reise des Wasserstoffs durch den Midstream untersuchen, mit einem Fokus auf die Technologien und Strategien hinter seiner Verpackung, seinem Transport und seiner Lagerung.
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