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Artikel - Energiewende

Wasserstoff: Schlüsselelement für die Energiewende

Einleitung

Für den langfristigen Erfolg der Energiewende und für den Klimaschutz brauchen wir Alternativen zu fossilen Energieträgern. Wasserstoff wird dabei als vielfältig einsetzbarer Energieträger eine Schlüsselrolle einnehmen. Klimafreundlich hergestellter Wasserstoff ermöglicht es, die CO2-Emissionen vor allem in Industrie und Verkehr dort deutlich zu verringern, wo Energieeffizienz und die direkte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien nicht ausreichen.

Für den langfristigen Erfolg der Energiewende und für den Klimaschutz brauchen wir Alternativen zu fossilen Energieträgern. Wasserstoff wird dabei als vielfältig einsetzbarer Energieträger eine Schlüsselrolle einnehmen. Klimafreundlich hergestellter Wasserstoff (H2) und seine Derivate, bspw. Ammoniak (NH3) und Methanol (CH3OH), ermöglichen es, die CO2-Emissionen vor allem in Industrie, Kraftwerken und Verkehr deutlich zu verringern. Wasserstoff (H2) und seine Derivate werden künftig vor allem dort eingesetzt, wo die direkte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien nicht ausreicht oder nicht möglich ist.

Mit dem Ziel, die verschiedenen Akteure im Wasserstoffbereich bestmöglich zu unterstützen, hat die Bundesregierung unter www.nationale-wasserstoffstrategie.de eine zentrale Wasserstoff-Webseite im Sinne eines „One-Stop-Shop“ bereit gestellt.

Sie soll als erste Anlaufstelle dienen und enthält neben allgemeinen Informationen zum Thema Wasserstoff sowie zu Zielen und Maßnahmen der Nationalen Wasserstoffstrategie erstmals einen kompakten Überblick über sämtliche Förderinstrumente der Bundesregierung, die den raschen Markthochlauf von Wasserstofftechnologien auf nationaler, europäischer wie auch internationaler Ebene unterstützen und voranbringen sollen.

Die eigens eingerichtete Lotsenstelle Wasserstoff bietet zudem die Möglichkeit, sich telefonisch oder per Mail an erfahrene Förderexperten zu wenden und so direkt die zum eigenen Vorhaben passenden Förderoptionen zu finden. Konkrete Projektideen liefern darüber hinaus die Praxisbeispiele. Und per Anmeldung zu unserem Newsletter (siehe unten) bleiben Sie stets auf dem Laufenden, wenn neue Inhalte auf dieser Internetseite angeboten werden.

Robert Habeck, Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz, bei Bosch

© Robert Bosch GmbH

Nationale Wasserstoffstrategie: Klimaschutz für den Industriestandort Deutschland

Neben den klimapolitischen Aspekten gilt es, mit der Wasserstoffstrategie schon frühzeitig auch einen Beitrag zur Diversifizierung der Energieimporte und damit zur Versorgungssicherheit Deutschlands zu leisten. Darüber hinaus geht es bei Wasserstofftechnologien auch um viele zukunftsfähige Arbeitsplätze, neue Wertschöpfungspotenziale und einen globalen Milliardenmarkt. Deutsche Unternehmen sind in diesem Bereich bereits sehr gut aufgestellt, etwa bei der Brennstoffzelle und der Elektrolyse für die grüne Wasserstofferzeugung. Ziel ist, dass Deutschland bei Wasserstofftechnologien eine globale Vorreiterrolle einnimmt.

Die Bundesregierung hat deshalb im Juni 2020 eine Nationale Wasserstoffstrategie mit einem Aktionsplan beschlossen. Zur konsequenten Umsetzung und Weiterentwicklung der Strategie wurde eine flexible und ergebnisorientierte Governance-Struktur geschaffen. Im Mittelpunkt steht der Nationale Wasserstoffrat, der erstmals am 09. Juli 2020 zu seiner konstituierenden Sitzung zusammen trat und fortlaufend berät.

Die Strategie verfolgt insbesondere folgende Ziele:

  • Klimafreundlich hergestellten Wasserstoff, insbesondere aus erneuerbaren Energien, und seine Folgeprodukte als Schlüsselelemente der Energiewende etablieren, um Dekarbonisierungsprozesse in bestimmten Bereichen vollenden zu können.
  • Die regulativen Voraussetzungen für einen Markthochlauf der Wasserstofftechnologien schaffen, das heißt inländische Märkte für die Erzeugung und Verwendung von Wasserstoff ermöglichen. Dabei liegt der Fokus auf solchen Bereichen, die bereits nahe an der Wirtschaftlichkeit sind oder die sich - nach derzeitigem Stand der Technik - nicht anders dekarbonisieren lassen, wie bestimmte Industrie- und Verkehrsbereiche (Luft-, Schiffs-, Fernlastverkehr).
  • Mit dem Aktionsplan die Kosten bei der Umsetzung von Wasserstofftechnologien senken, um globale Märkte anzustoßen.
  • Deutsche Unternehmen und ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken, indem Forschung und Entwicklung und der Technologieexport rund um innovative Wasserstofftechnologien forciert werden.
  • Die zukünftige nationale Versorgung mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energien und dessen Folgeprodukten sichern und gestalten. Das heißt, neben heimischen Erzeugungspotenzialen verlässliche internationale Partner – mit Schwerpunkt EU – für die Gewinnung und den Transport von Wasserstoff finden beziehungsweise entsprechende Kooperationen und Importstrukturen aufbauen. Dies bietet zudem die Chance zum Ausbau des EU-Energie-Binnenmarkts sowie zur Kooperation mit sonnen- und windreichen Entwicklungsländern, die ein hohes Potenzial an erneuerbaren Energien haben – von ihnen könnte Deutschland sogenannten "grünen Wasserstoff" importieren. Übergangsweise wird auch ein europäischer Markt für CO2-neutralen Wasserstoff entstehen (sogenannter „blauer“ oder „türkiser“ Wasserstoff), der den Markthochlauf von Wasserstofftechnologien anwendungsseitig beschleunigen wird (zum Beispiel in der Stahlindustrie).

Das Bundeskabinett hat im Juli 2023 die Fortschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie beschlossen und hiermit die Strategie aus dem Jahr 2020 an aktuelle Entwicklungen angepasst und weiterentwickelt. Daneben wird derzeit eine Importstrategie für Wasserstoff und dessen Derivate erarbeitet.

Die Fortschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie verfolgt folgende Zielbilder für 2030:

  • Beschleunigter Markthochlauf von Wasserstoff: Der Markthochlauf von Wasserstoff, seinen Derivaten und Wasserstoffanwendungstechnologien wird deutlich beschleunigt und das Ambitionsniveau entlang der gesamten Wertschöpfungskette massiv gesteigert.
  • Sicherstellung ausreichender Verfügbarkeit von Wasserstoff und seiner Derivate: Das Ziel für heimische Elektrolysekapazität in 2030 wird von 5 GW auf mind. 10 GW erhöht. Der restliche Bedarf wird durch Importe gedeckt. Eine gesonderte Importstrategie wird entwickelt.
  • Aufbau einer leistungsfähigen Wasserstoffinfrastruktur: Bis 2027/2028 wird über die IPCEI-Förderung ein Wasserstoffstartnetz mit mehr als 1.800 km umgestellten und neu gebauten Wasserstoffleitungen in Deutschland aufgebaut; europaweit kommen ca. 4.500 km hinzu (European Hydrogen Backbone). Mittels Erweiterung zu einem Kernnetz werden bis 2032 alle großen Erzeugungs-, Import- und Speicherzentren mit den relevanten Abnehmern in Deutschland verbunden.
  • Etablierung von Wasserstoffanwendungen in den Sektoren: Bis 2030 werden Wasserstoff und seine Derivate insbesondere bei Anwendungen in der Industrie, bei schweren Nutzfahrzeugen sowie zunehmend im Luft- und Schiffsverkehr eingesetzt. Im Stromsektor trägt Wasserstoff zur Energieversorgungssicherheit bei; durch auf klimaneutrale Gase umrüstbare Gaskraftwerke (H2-ready) und durch systemdienliche Elektrolyseure, insbesondere als variable und systemdienliche Stabilisatoren bzw. flexible Lasten. Zur perspektivischen Nutzung von Wasserstoff bei der zentralen und dezentralen Wärmeversorgung werden die Rahmenbedingungen aktuell im GEG, in der Wärmeplanung sowie im europäischen Gasmarktpaket weiterentwickelt.
  • Deutschland wird bis 2030 Leitanbieter für Wasserstofftechnologien: Deutsche Anbieter bauen ihre Technologieführerschaft aus und bieten die gesamte Wertschöpfungskette von Wasserstofftechnologien von der Produktion (z. B. Elektrolyseure) bis hin zu den unterschiedlichen Anwendungen (z. B. Brennstoffzellentechnologie) an.
  • Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen: Kohärente rechtliche Voraussetzungen auf nationaler, europäischer und möglichst auch internationaler Ebene unterstützen den Markthochlauf. Dies umfasst insbesondere effiziente Planungs- und Genehmigungsverfahren, einheitliche Standards und Zertifizierungssysteme, ausreichend ausgestattete und auf allen Ebenen koordinierte Verwaltung.

Bundesminister Robert Habeck besucht ein Wasserstoff-Labor in Bamberg

Wasserstoff-Infrastruktur

Kernnetz: Grundlage für Wasserstoff-Versorgung

Ein wichtiger Energieträger der Zukunft ist Wasserstoff. Damit er effektiv in Deutschland zugänglich wird, ist ein Wasserstoff-Kernnetz als Grundgerüst notwendig, dem weitere Ausbaustufen des Wasserstoffnetzes folgen werden. Ziel ist, so deutschlandweit zentrale Wasserstoff-Standorte wie große Industriezentren, Speicher, Kraftwerke und Importkorridore anzubinden.

Wasserstoff Kernnetz Karte, Darstellung des Netzes von Wasserstoff in blau die Umleitungsleitungen und in rot die Neubauleitungen von Deutschland Bild vergrößern

© FNB Gas e.V.

Das Wasserstoff-Kernnetz soll über eine Länge von knapp 10.000 Kilometer bis 2032 gebaut bzw. bestehende Erdgas-Leitungen umgerüstet werden. 60% der Strecke sind heute schon als Erdgas-Leitungen vorhanden und können neu genutzt werden. In einem weiteren Schritt werden dann über weitere Leitungen nach und nach immer mehr Produktionsunternehmen oder Kraftwerke angeschlossen.

Die Finanzierung des Ausbaus soll über Entgelte bezahlt und privatwirtschaftlich organisiert werden. Das von der Bundesregierung beschlossene Finanzierungsmodell sieht vor, dass über ein Amortisationskonto die Entgelte über die Zeit (bis 2055) gestreckt werden, damit am Anfang keine prohibitiv hohen Entgelte anfallen. So wird das Problem gelöst, dass bei mangelndem Angebot (keine Wasserstoff-Leitungen) keine Nachfrager auftreten (keine Wasserstoff-Nutzer).

Nachdem ein Großteil des in Deutschland benötigten Wasserstoffs importiert werden muss, wird das Netz dafür entsprechend ausgelegt und pipelinegebundene Lieferungen über die Grenzen ermöglicht.

Weitere Informationen in den "Kriterien zur Festlegung des Wasserstoff-Kernnetz-Szenarios"und in den FAQs.

Häufig gestellte Fragen zum Wasserstoff-Kernnetz

1. Was ist unter Wasserstoff-Kernnetz zu verstehen?

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2. Was ist der Unterschied des jetzigen Kernnetz-Entwurfes zum im Juli veröffentlichten Planungsstand?

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3. Welche Infrastrukturen sind im Kernnetz enthalten?

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Was ist Wasserstoff?

Die verschiedenen „Farben“ des Wasserstoffs

Um die Energiewende weiter voranzubringen, sind innovative Technologien gefragt – die Wasserstofftechnologie ist dabei ein wichtiger Baustein. Die großen Vorteile von Wasserstoff und seinen Derivaten liegen darin, dass man mit ihnen Energie leicht speichern und transportieren kann. Dies ermöglicht eine deutlich größere Flexibilität in der Energieversorgung.

Wasserstoff ist ein Gas und kommt auf der Erde vor allem in chemischen Verbindungen vor (Wasser, Säuren, Kohlenwasserstoffe, etc.). Wasserstoff kann auf unterschiedliche Art und Weise gewonnen werden. Je nach technologischem Herstellungspfad und eingesetzter Energie wird Wasserstoff in Deutschland üblicherweise in unterschiedliche Farben eingeteilt: Je nach eingesetztem Strom wird bspw. zwischen „grünem, grauen, blauen, türkisem, roten und orangen“ Wasserstoff unterschieden.

Bei der strombasierten Herstellung von Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse wird Wasser (H2O) in Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2) aufgespalten. Dagegen wird elementar in der Erdkruste vorkommender Wasserstoff als „weißer“ Wasserstoff bezeichnet.

Derzeit wird weltweit der überwiegende Teil des Wasserstoffs noch aus Erdgas (CH4) über das Verfahren der Dampfreformation (Steam-Methan-Reforming, SMR) gewonnen. Bei diesem Verfahren werden allerdings u.a. Kohlenstoffdioxid (CO2)-Emissionen freigesetzt. Den so hergestellten Wasserstoff (H2), nennt man auch „grauen“ Wasserstoff. Wird bei dieser Art der Gewinnung zur Reduktion des Emissionslast CO2 abgeschieden und gespeichert (Carbon Capture and Storage, CCS), spricht man von „blauem“ Wasserstoff. Daneben wird an der großskaligen Herstellung von so genanntem „türkisem“ Wasserstoff geforscht, bei dem der Kohlenstoff mittels Methanpyrolyse als Feststoff im Prozess abgeschieden wird. „Roter“ Wasserstoff wird mittels Stroms aus Atomkraftwerken und „oranger“ Wasserstoff auf Basis von Abfall- und Reststoffen erzeugt.

„Grüner“ Wasserstoff wird aus erneuerbarem Strom gewonnen und ist entsprechend besonders klimafreundlich und auf Dauer nachhaltig. Ziel der Bundesregierung ist es somit, eine zuverlässige Versorgung Deutschlands mit grünem Wasserstoff zu erreichen.

Klimaneutraler Wasserstoff

Für die Herstellung von grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse wird Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne verwendet werden. Dieses Verfahren wird auch als Power-to-Gas bezeichnet und ist eine der Technologien zur Sektorenkopplung (sog. Power-to-X-Technologien), durch die erneuerbarer Strom gespeichert und auch über die direktelektrischen Anwendungen hinaus, z.B. in den Bereichen Industrie, Verkehr und Gebäude, aber auch zur Rückverstromung, genutzt werden kann.

Bei der Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse werden aktuell vier Technologien unterschieden: Die alkalische Elektrolyse (AEL), die Proton-Exchange-Membran Elektrolyse (PEM), die Anionenaustauschmembran-Elektrolyseur (AEM) und die Hochtemperaturelektrolyse (HTEL). Die alkalische Elektrolyse ist bereits seit über einem Jahrhundert bekannt und kommerziell nutzbar, die PEM-Elektrolyse stellt eine deutlich jüngere Technologie dar, die ebenfalls kommerziell einsatzbereit ist. Gegenüber der AEL bietet die Technologie noch viel Potenzial für technische Entwicklungen und Kosteneinsparungen. Entwicklungsresultate bei der AEM-Elektrolysetechnologie zeigen ihre Eignung, Wasserstoffproduktion aus regenerativem Strom in Zukunft massentauglich zu machen. Die HTEL befindet sich noch in der Pilotphase, ihr wird für die Zukunft eine zunehmende Bedeutung zugerechnet.

Offshore-Windpark zum Thema Energiewende; Quelle: ABB

© ABB

Unsere Energiewende: sicher, sauber, bezahlbar

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Förderrichtlinie internationale Wasserstoffprojekte

Förderrichtlinie für internationale Wasserstoffprojekte

Parallel zum Aufbau lokaler Erzeugungsanlagen muss Deutschland künftig grünen Wasserstoff als klimafreundlichen Energieträger aus dem Ausland importieren, um den Bedarf zu decken. Gleichzeitig entstehen mit dem Aufbau einer internationalen Wasserstoffwirtschaft Exportchancen, denn deutsche Unternehmen nehmen bei Wasserstofftechnologien weltweit eine Spitzenposition ein.

Das BMWK hat dazu im Oktober 2021 gemeinsam mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine Förderrichtlinie zur finanziellen Unterstützung internationaler Wasserstoffprojekte veröffentlicht. Die Richtlinie ist eine Maßnahme der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) der Bundesregierung und wird aus Mitteln des Konjunkturpaketes finanziert. Der Schwerpunkt liegt in der Abdeckung von Finanzierungslücken von aktuell noch nicht wirtschaftlichen Investitionsvorhaben mit Referenzcharakter und begleitender Forschung mit einem Zuschuss bis zu 15 Millionen Euro. Das BMWK fördert damit den Aufbau von Erzeugungsanlagen von grünem Wasserstoff und seinen Derivaten sowie das Speichern, den Transport und die integrierte Anwendung von Wasserstoff außerhalb der EU und den EFTA-Staaten. Damit unterstützt die Maßnahme den internationalen Markhochlauf von grünen Wasserstoff und den Einsatz deutscher Technologien im Ausland. Zugleich legt sie die Grundlage für den künftigen Import von Wasserstoff.

Karte zur Förderrichtlinie für internationale Wasserstoffprojekte Bild vergrößern

Aus der Förderrichtlinie sind bereits zahlreiche Projekte hervorgegangen, darunter Oshivela in Namibia und HyDSerbia in Serbien.

Pressemitteilungen

  • 29.03.2023 - Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Pressemitteilung: Gemeinsam auf dem Weg zur Klimaneutralität

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  • 17.11.2022 - Pressemitteilung - Energiewende

    Pressemitteilung: Habeck: „Erstes Importterminal für grünen Ammoniak kommt nach Hamburg - Standortentscheidung ist Wegmarke für Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft“

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  • 15.11.2022 - Gemeinsame Pressemitteilung - Klimaschutz

    Pressemitteilung: Deutschland beschleunigt den Klimaschutz durch weltweiten Aufbau grüner Wasserstoffwirtschaft

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  • 06.10.2022 - Gemeinsame Pressemitteilung - Klimaschutz

    Pressemitteilung: Bundesministerien legen gemeinsame Eckpunkte für eine Nationale Biomassestrategie vor

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  • 07.10.2022 - Pressemitteilung - Klimaschutz

    Pressemitteilung: Neuer Förderaufruf des BMWK zur Beschleunigung der Wärmewende

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  • 05.10.2022 - Pressemitteilung - Energiewende

    Pressemitteilung: Europäische Kommission genehmigt zwei wichtige Wasserstoffprojekte: BMWK darf grünen Wasserstoff bei BASF und Dekarbonisierung der Stahlproduktion bei Salzgitter fördern

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  • 04.10.2022 - Pressemitteilung - Energiewende

    Pressemitteilung: Expertenkommission zum Energiewende-Monitoring nimmt in neuer Besetzung mit einer Analyse zum Strommarktdesign ihre Arbeit auf

    Öffnet Einzelsicht
  • 04.10.2022 - Gemeinsame Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Pressemitteilung: Gemeinsame Pressemitteilung:
    Minister Habeck und Minister Jetten zur Vereinbarkeit von Energiesicherheit und Klimaneutralität

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  • 28.09.2022 - Pressemitteilung - Klimaschutz

    Pressemitteilung: Bundeskabinett beschließt Klimaschutzbericht 2022: Klimaschutzmaßnahmen gewinnen an Tempo, aber bis 2030 noch Lücke zu schließen

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  • 27.09.2022 - Pressemitteilung - Erneuerbare Energien

    Pressemitteilung: Bundesminister Habeck eröffnet die weltweit größte Windenergie-Messe „WindEnergy Hamburg“

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  • 15.09.2022 - Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Pressemitteilung: Erste Wasserstofflieferung aus den Vereinigten Arabischen Emiraten in Deutschland eingetroffen

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  • 15.07.2022 - Gemeinsame Pressemitteilung - Energiewende

    Pressemitteilung: Europäische Kommission genehmigt 41 Wasserstoff-Großprojekte – Rückenwind aus Brüssel für vier erste Projekte aus Deutschland

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  • 12.09.2022 - Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Pressemitteilung: „Starker Zusammenhalt in der Energiekrise: Nordsee-Staaten vereinbaren in Dublin ambitionierten Offshore-Windausbau durch Kooperationsprojekte“

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  • 21.03.2022 - Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Pressemitteilung: Bundesminister Robert Habeck: „Wasserstoff-Zusammenarbeit mit den Vereinigten Arabischen Emiraten ausbauen“

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