Fehlende Stromnetze sind das bisher größte Problem der Energiewende. Shell, Siemens und Tennet schlagen nun eine Lösung vor: Offshore-Windparks, die vor allem Wasserstoff liefern. Denn dieser hat einen unschlagbaren Vorteil.

Was sollen immer neue Windparks an Land und auf See, wenn es keine Stromleitungen gibt, um die grüne Energie zum Verbraucher zu bringen? Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) hat die fehlenden Stromnetze zu recht als das größte Problem der Energiewende identifiziert.

Gerade kehrte der Minister von einer weiteren „Netzreise“ zu den Brennpunkten des Leitungsbaus zurück: Wo immer Genehmigungen fehlen, wo immer Bürger gegen den Bau neuer Stromtrassen klagen, will Altmaier persönlich eingreifen und die Dinge voranbringen. Denn anders als geplant sind die geplanten Stromautobahnen zwischen Nord- und Süddeutschland nicht pünktlich zum Atomausstieg Ende 2022 fertig, sondern erst Jahre danach.

Möglich, dass Altmaier den stockenden Netzausbau durch seinen persönlichen Einsatz hier und da voranbringen kann. Doch selbst wenn die Leitungen eines Tages stehen: Schon heute lässt sich absehen, dass sie wahrscheinlich nicht ausreichen werden. Noch mehr Ökoenergie muss noch viel schneller herbei geschafft werden, weil die Vereinten Nationen das zu erreichende Klimaziel kürzlich von 2 auf 1,5 Grad Celsius verschärft haben.

Wasserstoff als idealer Energiespeicher

Die Konzerne Siemens, Shell und der Netzbetreiber Tennet haben jetzt eine Idee entwickelt, wie die Bundesregierung das Tempo beim Ökostrom-Ausbau trotz fehlender Stromleitungen erhöhen kann. Der Plan: Neue Windparks in der Nordsee leiten ihren Strom nur noch bis zur Küste. Dort nutzen große Elektrolyse-Anlagen den grünen Strom, um damit Wasser in seine Bestandteile aufzuspalten, also in Wasserstoff und Sauerstoff.

Weitere Stromkabel braucht es dann nicht mehr. Denn Transportbedarf besteht nur noch für Wasserstoff. Und der kann fast problemlos in die überall vorhandenen Gasleitungen eingespeist werden. Eine „Roadmap“ hin zur großindustriellen Wasserstoff-Produktion hat das Institut E-Bridge im Auftrag von Siemens, Shell und Tennet entwickelt.

Darin schlagen die Unternehmen gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe. Denn der brennbare, gasförmige Wasserstoff ist ein idealer Energiespeicher – und Speicher sind genau das, was die bislang stromfixierte Energiewende am dringendsten braucht. Die Wasserstoff-Elektrolyse liefert den nötigen Brennstoff für Kraftwerke, wenn bei tagelangen Dunkelflauten weder Wind- und Solarkraftwerke genug Strom liefern.

Wasserstoff kann aber auch als Beimischung zum Erdgas die Heizenergie sukzessive grüner machen. Greenpeace Energy betreibt bereits ein entsprechendes Projekt unter dem Namen „Windgas“ gemeinsam mit dem Windkraft-Unternehmen Enertrag. Ein Elektrolyseur in Brandenburg nutzt Windstrom zur Wasserstoffproduktion, um damit Erdgas zu vermischen und damit CO2-freundlicher zu machen. Was hier bereits im kleinen Maßstab geschieht, könnte nach der Vorstellung von Siemens, Shell und Tennet mit Hilfe der Offshore-Windkraft zur Großindustrie ausgebaut werden.

Möglich ist es zudem, das klimaneutral hergestellte Gas zu flüssigem Methanol und Biodiesel weiter zu verarbeiten, um so Verbrennungsmotoren sauberer zu machen. Stahlwerke könnten damit sogar Kokskohle ersetzen und klimaneutralen Stahl produzieren. Kurzum: Die Wirtschaftssektoren Verkehr, Industrie und Gebäudewärme, die bislang wenig zum Klimaschutz beitrugen, haben mithilfe des grünen Wasserstoffs endlich die Möglichkeit, ebenfalls CO2 in nennenswertem Umfang einzusparen.

Wasserstoffindustrie als neue Wirtschaftsbranche

Die Bundesregierung hat mehr als einen Grund, die Vorschläge des Forschungskonsortiums aus Siemens, Shell und Tennet ernst zu nehmen. Denn im Koalitionsvertrag von Schwarz-Rot hatten die Parteien angekündigt, ein Klimagesetz zu erlassen, mit dem die CO2-Ziele bis 2030 „auf jeden Fall“ erreicht werden. Doch der Neubau großer Offshore-Windparks, der verlässlichsten und billigsten Ökostromquelle, musste auf 15 Gigawatt gedeckelt werden, weil der stockende Leitungsbau mehr nicht zuließ. Die vollmundigen Versprechen des Koalitionsvertrages drohen seither an den Realitäten des Stromnetzes zu scheitern.

Doch mit Hilfe der Wasserstoff-Option kann die Ausbaubremse gelockert werden, schreiben nun die Studienautoren. Nach den ersten Ausschreibungen im Jahr 2022 könnten auf bislang ungenutzten Flächen in der Nordsee zwischen 2026 und 2030 rund 900 Megawatt zusätzliche Windkraftleistung entstehen, die dann fast ausschließlich der Wasserstoffproduktion dienen. Das wäre der Beginn einer neuen Wirtschaftsbranche: der Wasserstoffindustrie.

Anders als Länder wie Frankreich oder Japan hat Deutschland bislang kaum etwas für den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft getan. Die wenigen Elektrolyse-Anlagen der deutschen Industrie werden bislang steuerlich noch als „Stromverbraucher“ klassifiziert und deshalb mit der vollen Abgabenlast belegt, einschließlich der EEG-Umlage. Gegenüber dem sogenannten „grauen Wasserstoff“, der von der Industrie meist aus Erdgas erzeugt wird, hat der „grüne Wasserstoff“ aus Windstrom plus Wasser wirtschaftlich bislang keine Chance.

Das wollen Siemens, Shell und Tennet nun ändern. In ihrer Studie schlagen die Experten der Bundesregierung vor, den Bau von Offshore-Windparks zur Wasserstoff-Produktion öffentlich auszuschreiben. Derjenige Bieter, der den geringsten staatlichen Zuschuss pro Kilogramm Wasserstoff verlangt, bekommt den Bauauftrag.

Dieses Konzept hat vor allem verwaltungstechnische Vorteile: Die potenziellen Investoren können den gesamten Kostenblock der Elektrolyse, einschließlich aller Stromsteuern, Netz- und EEG-Umlage in ihren Geboten einpreisen. Die Bundesregierung kommt dadurch nicht in die Verlegenheit, erst das gesamte System der Energiesteuern und Umlagen reformieren zu müssen, um das Wasserstoff-Projekt zum Fliegen zu bringen: Auf dieser Seite kann alles so bleiben wie es ist.

Worst Case: Kosten von 525 Millionen Euro

Mit einer Umlage auf die Stromrechnung der Verbraucher soll die Wasserstoff-Produktion allerdings nicht bezuschusst werden: Die Studienautoren präferieren eindeutig eine Prämie direkt aus dem Bundeshaushalt, die über 20 Jahre zu zahlen wäre. Wie hoch die Förderung ausfällt, hängt von der Effizienz der Elektrolyse-Anlagen und vielen weiteren Faktoren ab.

In einer Szenario-Rechnung kommen die Studienautoren auf einem staatlichen Zuschuss von 235 Millionen Euro für die Produktion von 64 Millionen Kilogramm Wasserstoff pro Jahr, zuzüglich der anteiligen Kosten für die Kabelanbindung der Offshore-Windparks sowie rund 177 Millionen Euro für den Transport des Wasserstoffs.

„Bei einer sehr groben Abschätzung mit vereinfachten Annahmen sind im Worst-Case-Szenario zusätzliche Kosten in Höhe von 525 Millionen Euro für 900 Megawatt Wind-Offshore und 800 Megawatt Elektrolyseanschlussleistung zu erwarten“, heißt es im Gutachten von E-Bridge. Dabei wird allerdings erwartet, dass die Wasserstoffproduktion mit den Jahren stetig billiger wird, wenn sich Lernkurven und Größenvorteile der sich entwickelnden Industrie bemerkbar machen.

„Die Schlüsseltechnologie ist die sogenannte PEM-Wasserstoffelektrolyse“, sagt Armin Schnettler, Leiter der Energieforschung bei Siemens. „Die industrielle Nachfrage führt dazu, dass die Leistungsklasse alle vier bis fünf Jahre um den Faktor zehn steigt.“

Trotz der Förderkosten für die Wasserstoffproduktion könnte der Finanzbedarf an anderer Stelle sinken: Wenn die Elektrolyse-Anlagen zur Verstetigung des „Flatterstroms“ aus Wind- und Solarkraft eingesetzt werden, sinkt der Aufwand der Netzbetreiber, die heute jährlich mehr als eine Milliarde Euro für netzstabilisierende Eingriffe in den Strommarkt ausgeben.

„Ein Ausbau-Turbo für den ertragreichen Offshore-Wind macht nur Sinn, wenn wir ihn an leistungsfähige Speichertechnologien wie Power-to-Gas koppeln“, wirbt Lex Hartmann, Geschäftsführer von Tennet, für die Idee. „Das bringt Flexibilität, entlastet das Stromnetz und macht die Stromversorgung sicherer. Und für die Zeit nach 2030 bedeutet es auch weniger zusätzlichen Netzausbau.“