Wettbewerbsfähigkeit von Wasserstoff als Schlüsseltechnologie: Strategien und Maßnahmen für die deutsche Wirtschaft

Wettbewerbsfähigkeit von Wasserstoff als Schlüsseltechnologie: Strategien und Maßnahmen für die deutsche Wirtschaft

Die Transformation zu einer klimaneutralen Wirtschaft stellt Deutschland vor enorme Herausforderungen. Grüner Wasserstoff gilt dabei als Schlüsseltechnologie und entscheidendes Element der Energiewende. Aktuelle Analysen zeigen jedoch, dass die Kosten für Wasserstoff noch deutlich über denen fossiler Energieträger liegen. Dennoch gibt es vielversprechende Entwicklungen: Bis 2030 könnte grüner Wasserstoff in bestimmten Anwendungsbereichen bereits wettbewerbsfähig sein, wenn die richtigen politischen Rahmenbedingungen geschaffen werden. Dafür sind umfangreiche Investitionen in Produktionsanlagen, Infrastruktur und technologische Innovationen notwendig, während gleichzeitig die europäische Wertschöpfung gesichert werden muss.

Die aktuelle Situation der Wasserstoffwirtschaft

Wasserstoff wird von Experten als zentraler Energieträger der Zukunft und als “fehlendes Puzzleteil der Energiewende” bezeichnet. Er verbindet Energiesicherheit, Klimaneutralität und Wettbewerbsfähigkeit in einem Konzept. Die deutsche Bundesregierung hat diese Bedeutung erkannt und bereits im Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie (NWS) veröffentlicht. Diese Strategie bildet den Grundstein für den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in Deutschland, in der grüner Wasserstoff erzeugt, transportiert und schließlich genutzt wird. Das Ziel ist ambitioniert: Bis 2030 sollen Erzeugungsanlagen für grünen Wasserstoff mit 10 Gigawatt Gesamtleistung, sowie die zugehörigen Kapazitäten zur erneuerbaren Energieerzeugung, aufgebaut werden.

Für die Infrastruktur plant Deutschland ein weitreichendes Wasserstoff-Kernnetz. Bis 2027/28 soll ein Startnetz mit mehr als 1.800 Kilometern umgestellten und neu gebauten Wasserstoffleitungen entstehen, europaweit sollen etwa 4.500 Kilometer hinzukommen. Die langfristige Planung sieht vor, dass das Netz bis 2032 auf 9.040 Kilometer anwachsen und wichtige Wasserstoff-Standorte in allen Bundesländern miteinander verbinden soll: Häfen, Erzeugungsstandorte und Industriezentren. Bereits 2025 sollen die ersten 525 Kilometer des Netzes in Betrieb gehen, was den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft greifbarer macht.

Trotz dieser ambitionierten Pläne steht die Wasserstoffwirtschaft in Deutschland noch am Anfang. Der aktuelle Markthochlauf verläuft langsamer als erhofft. Produzenten, Transportinfrastruktur und Nachfrage sind unzureichend aufeinander abgestimmt, was den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft bremst. Zudem sind die Kosten für grünen Wasserstoff derzeit noch deutlich höher als für konventionelle Energieträger.

Passend dazu:

• Erneuerbarer Wasserstoff: EU-Prüfer fordern Realitätscheck – Die ehrgeizigen Zielsetzungen in der EU, ihre Herausforderungen und Perspektiven

Die Kostenfaktoren und Preislücke bei Wasserstoff

Die aktuelle Kostensituation stellt eine der größten Hürden für den Markthochlauf von grünem Wasserstoff dar. Studien gehen davon aus, dass im Jahr 2030 die Herstellungskosten für grünen Wasserstoff noch immer um den Faktor 2,3 höher ausfallen werden als bei konventionellen, fossilen Energieträgern. Diese Preislücke ist ein zentrales Problem für potenzielle Abnehmer und Investoren.

Verschiedene Faktoren tragen zu den hohen Kosten bei. Auf der Produktionsseite sind es vor allem die Kapitalkosten für Elektrolyseure sowie die Stromkosten für den Elektrolyseprozess. Die Kosten für die Elektrolyseure könnten jedoch deutlich sinken: von 660-1.050 USD/kW im Jahr 2020 auf 230-380 USD/kW im Jahr 2030, wie ein Bericht von McKinsey im Auftrag des Hydrogen Council prognostiziert. Hinzu kommen Transport- und Infrastrukturkosten sowie regulatorische Kosten und Abgaben, die den Preis zusätzlich in die Höhe treiben.

Der Transportaspekt ist nicht zu unterschätzen: Für den Transport von Nordafrika nach Westdeutschland werden die Kosten auf etwa 0,5 USD/kg geschätzt. Bei längeren Strecken über See können die Transportkosten aufgrund der notwendigen Konversion in flüssigen Wasserstoff oder der Anbindung an Trägerflüssigkeiten wie LOHC oder Ammoniak auf bis zu 2-3 USD/kg ansteigen.

Dennoch gibt es positive Aussichten für die langfristige Preisentwicklung. Nach 2035 könnten die Endkundenpreise für Wasserstoff sinken und sich denen von Erdgas annähern. Wesentliche Treiber hierfür sind unter anderem die Degression der Kosten für die Wasserstoff-Produktion sowie steigende CO2-Preise im Rahmen des Emissionshandels. Im Jahr 2045 könnten dann die Bezugskosten für Wasserstoff auf rund 11 bis 15 ct/kWh sinken. Zum Vergleich: Auch wenn Erdgas gemäß dem Entwurf des Gebäudeenergiegesetzes 2045 nicht mehr eingesetzt werden darf, würden die hypothetischen Endkundenpreise, insbesondere aufgrund der zunehmenden CO2-Preise, auf 10 bis 12 ct/kWh ansteigen.

Politische Maßnahmen zur Förderung der Wettbewerbsfähigkeit

Um die Wettbewerbsfähigkeit von grünem Wasserstoff zu steigern, hat die deutsche Bundesregierung verschiedene politische Instrumente eingeführt. Die Nationale Wasserstoffstrategie bildet dabei den übergreifenden Rahmen und enthält insgesamt 37 Maßnahmen, um einen Markthochlauf für Wasserstofftechnologien zu unterstützen und die entsprechenden Wertschöpfungsketten zu etablieren. Dazu zählen unter anderem die Schaffung gesetzlicher Rahmenbedingungen, die einen Umstieg auf erneuerbare Energien und grünen Wasserstoff fördern sowie den Infrastrukturausbau vorantreiben.

Ein entscheidender Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit von grünem Wasserstoff ist die Bepreisung von CO2-Emissionen. Bei einem CO2-Preis von 100 Euro/t CO2 werden deutlich mehr Anwendungen für grünen Wasserstoff wettbewerbsfähig, darunter der Straßen- und Schienenverkehr, aber auch die stoffliche Nutzung in Raffinerien und der Stahlerzeugung. Bereits bei CO2-Preisen zwischen 35 und 50 USD/t CO2 erreicht blauer Wasserstoff (aus Erdgas mit CO2-Abscheidung) die Preisparität mit grauem Wasserstoff (aus Erdgas ohne CO2-Abscheidung).

Deutschland und die EU fördern in den nächsten Jahren den Hochlauf der grünen Wasserstoffproduktion sowie die Transformation der Industrie zur klimaneutralen Produktion mit mehreren Milliarden Euro. Das Konjunkturpaket vom 3. Juni 2020 stellt zusätzliche Mittel in Höhe von 9 Milliarden Euro bereit. Diese Fördergelder fließen in verschiedene Programme wie das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie mit bis zu 1,4 Milliarden Euro im Zeitraum 2016 bis 2026 oder den “Ideenwettbewerb Wasserstoffrepublik Deutschland”.

Darüber hinaus hat sich das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit der Europäischen Kommission über den Regulierungsrahmen für die Förderung von Wasserstoffkraftwerken verständigt. Es wurden drei Konzepte für die Ausschreibung neuer Anlagen formuliert: “Sprinter”, Hybrid und H₂-Ready. Ziel ist es, 8,8 GW an neuen Kraftwerken auszuschreiben, die von Beginn an mit Wasserstoff betrieben werden, sowie bis 2035 bis zu 15 GW an Wasserstoffkraftwerken, die vorübergehend mit Erdgas betrieben werden können, bis sie an das Wasserstoffnetz angeschlossen sind.

Technologische Innovationen und Kostensenkungspotenziale

Die Senkung der Produktionskosten für grünen Wasserstoff hängt maßgeblich von technologischen Innovationen ab. Ramboll identifiziert in einem Whitepaper verschiedene Ansatzpunkte für Kostensenkungen im Bereich der Anlagenplanung, darunter Skalierung, Modularisierung und die Entwicklung von standardisierten Lösungen. Die Kostensenkung sollte dabei auf Stack-, System- und Anlagenebene ansetzen.

Der Markthochlauf selbst ist ein wichtiger Faktor für die Kostensenkung. Durch steigende Produktionsmengen können Skaleneffekte erzielt werden, die zu niedrigeren Stückkosten führen. Investoren und Entwickler von Technologien für Power-to-X und grünen Wasserstoff nahmen bisher an, dass die Kosten für die Produktion und Bereitstellung des Wasserstoffes allein durch den Ausbau der Elektrolysekapazität und die gleichzeitig steigende Nachfrage sinken würden. Diese optimistischen Prognosen für die Reduktion der Investitionen (CAPEX) sind jedoch bisher noch nicht eingetreten. Ein wichtiger Grund dafür ist, dass der Markthochlauf langsamer verläuft als erwartet.

Ein weiterer Ansatzpunkt zur Kostensenkung ist die Verbesserung der Wirkungsgrade bei der Elektrolyse. Hier spielt die Forschung und Entwicklung eine zentrale Rolle. Die Bundesregierung fördert daher gezielt die Grundlagenforschung zu grünem Wasserstoff, mit einem Fokus auf Materialforschung, Systemstudien und möglichen Schlüsseltechnologien der nächsten und übernächsten Generation.

Infrastrukturausbau und Logistikkonzepte

Der Aufbau einer leistungsfähigen Wasserstoffinfrastruktur ist eine Grundvoraussetzung für die Wettbewerbsfähigkeit dieses Energieträgers. Das geplante Wasserstoff-Kernnetz soll bis 2032 auf 9.040 Kilometer anwachsen, wobei etwa 40 Prozent der Leitungen neu gebaut werden und für die übrigen rund 60 Prozent bestehende Erdgasleitungen umgestellt werden. Die Gesamtkosten in Höhe von rund 19 Milliarden Euro soll die Privatwirtschaft tragen – mit staatlicher Unterstützung über die Deckelung von Netzentgelten.

Eine besondere Herausforderung stellt die “letzte Meile” dar – also die Frage, wie kleinere Verbraucher, die nicht direkt Anlieger des Kernnetzes sind, einen leitungsgebundenen Zugang zu grünem Wasserstoff erhalten können. Vielfach entstehen derzeit Wasserstoff-Insellösungen, die auf eigene Erzeugungskapazitäten für Wasserstoff setzen, ergänzt durch Zukauf und Lieferung von Wasserstoff per Tankwagen. Dies sind funktionierende Ansätze für die Anfangsphase der Wasserstoffwirtschaft, mittel- bis langfristig muss aber auch für diese Insellösungen ein Anschluss an das geplante Kernnetz ermöglicht werden.

Neben dem Transport per Pipeline gibt es weitere Logistikkonzepte für Wasserstoff. Für den Transport über lange Distanzen per Schiff ist eine Konversion in flüssigen Wasserstoff (LH2) oder die Anbindung an Trägerflüssigkeiten (LOHC oder Ammoniak) notwendig. Diese Verfahren sind jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden. Wenn die Endverwendung direkt als LH2 oder Ammoniak stattfinden kann, sinken die Transportkosten deutlich.

Passend dazu:

• Dekarbonisierungsstrategien: Herausforderungen bei der Herstellung und Nutzung von erneuerbarem Wasserstoff für Stahl- und Chemieunternehmen

Marktmechanismen und Anreize für Abnehmer

Um die Nachfrage nach grünem Wasserstoff zu stimulieren, sind verschiedene Marktmechanismen und Anreize für potenzielle Abnehmer erforderlich. Ein zentrales Problem ist derzeit, dass die Industrie zögert, in Wasserstofftechnologien zu investieren, da wirtschaftliche Anreize fehlen. Ein tragfähiger Business Case kann Investitionen erleichtern und Nachfrage schaffen.

Ein vielversprechender Ansatz sind Carbon Contracts for Difference (CCfD), bei denen der Staat die Differenz zwischen dem aktuellen CO2-Preis und den tatsächlichen CO2-Vermeidungskosten eines klimafreundlichen Projekts ausgleicht. Diese Instrumente bieten Unternehmen Planungssicherheit für langfristige Investitionen in klimafreundliche Technologien.

Weitere wichtige Anreizmechanismen sind Quoten für grünen Wasserstoff in bestimmten Sektoren, steuerliche Vorteile für Wasserstoffnutzer sowie langfristige Abnahmeverträge. Der McKinsey-Bericht identifiziert 22 Endanwendungen, für die Wasserstoff die wettbewerbsfähigste Lösung darstellen kann. Dazu gehören vor allem Anwendungen in der Industrie und im Verkehrssektor.

Internationale Kooperation und Importstrategien

Deutschland wird seinen Wasserstoffbedarf nicht allein durch inländische Produktion decken können. Daher sind Importstrategien und internationale Kooperationen von entscheidender Bedeutung. Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger betonte, dass Deutschland den Bedarf an Wasserstoff nicht allein decken könne und daher eine Importstrategie als nächster Schritt wichtig sei.

Laut einer Studie von McKinsey könnte importierter Wasserstoff bis 2030 wettbewerbsfähig sein. Grünen Wasserstoff aus Saudi-Arabien soll es in Rotterdam für 3,1 USD/kg geben, per Pipeline aus Algerien sogar für 1,9 USD/kg. Diese Importwege könnten einen wichtigen Beitrag zur Deckung des deutschen Wasserstoffbedarfs leisten.

Bei der Gestaltung der Importstrategien muss jedoch darauf geachtet werden, dass keine kritische Abhängigkeit von einzelnen Lieferländern entsteht. Wenn in der EU und Deutschland wesentliche Komponenten oder ganze Elektrolyseanlagen aus einzelnen Nicht-EU-Ländern bezogen werden, droht eine solche Abhängigkeit, die mit dem Verlust von Wertschöpfungsketten innerhalb der EU einhergehen könnte.

Sicherung der europäischen Wertschöpfung

Im Zuge des grünen Wasserstoff-Markthochlaufs wird Wasserstoff zu einem elementaren Energieträger für eine versorgungssichere erneuerbare Energiewirtschaft. Damit einhergehend kann sich ein enormer Markt für Wasserstofftechnologien mit bis zu 5,4 Millionen neuen Arbeitsplätzen in der Europäischen Union entwickeln. Es gilt daher, jetzt die Voraussetzungen zu schaffen, dass sich europäische Hersteller im globalen Wettbewerb eine führende Marktposition sichern können.

Eine Herausforderung besteht darin, dass Konkurrenten außerhalb der EU aktuell Wasserstofftechnologien um bis zu 50 Prozent günstiger als europäische Hersteller anbieten können. Oftmals ist dies durch geringere Lohn- und Energiekosten oder aufgrund von massiven staatliche Fördermechanismen in Verbindung mit lokalen Marktanreizen möglich. Um die europäische Wertschöpfung zu sichern, fordert der Deutsche Wasserstoff-Verband (DWV) daher Resilienzkriterien in öffentlichen Förderinstrumenten der Europäischen Union.

Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck betonte, dass Investitionen in Wasserstoff eine “Investition in unsere Zukunft. In Klimaschutz, in qualifizierte Arbeitsplätze und die Energieversorgungssicherheit” seien. Die Nationale Wasserstoffstrategie stelle die Weichen für eine enge Zusammenarbeit mit europäischen und internationalen Partnern.

Konkrete Handlungsempfehlungen für die Wirtschaft

Um den Markthochlauf von grünem Wasserstoff zu beschleunigen und seine Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, sind konkrete Maßnahmen seitens der Wirtschaft und der Politik erforderlich. Der Deutsche Wasserstoff-Verband (DWV) hat in seinem “HyGuide 2030” insgesamt 85 Maßnahmen erarbeitet, die die Produktion, die Anwendung und die marktgetriebene Nachfrage nach grünen Wasserstoffprodukten in den Sektoren Industrie, Chemie, Mobilität, Energie und Wärme anreizen sollen.

Eine zentrale Empfehlung ist die Beschleunigung der Planungs- und Genehmigungsverfahren für Wasserstoffprojekte. Bestehende Hemmnisse für den Hochlauf der Wasserstoff-Marktwirtschaft müssen abgebaut werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Kombination aus Eigenproduktion und strategischen Importen, um eine ausreichende Versorgung mit grünem Wasserstoff sicherzustellen.

Für die Übergangsphase sollte ein technologieoffener Ansatz verfolgt werden, der auch die Nutzung von blauem Wasserstoff (aus Erdgas mit CO2-Abscheidung) als Übergangslösung ermöglicht, bis grüner Wasserstoff in ausreichenden Mengen und zu wettbewerbsfähigen Preisen verfügbar ist. Der Einsatz von blauem Wasserstoff wird unverzichtbar sein, bis grüner Wasserstoff wettbewerbsfähig ist.

Eine weitere wichtige Maßnahme ist die Koordination aller Akteure entlang der Wasserstoff-Wertschöpfungskette. Produzenten, Netzbetreiber, Verbraucher und Politik müssen eng zusammenarbeiten und gemeinsam an einem Strang ziehen, um den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen.

Perspektiven für die Wettbewerbsfähigkeit von Wasserstoff

Wasserstoff hat das Potenzial, ein zentraler Energieträger in einer klimaneutralen Wirtschaft zu werden. Aktuell steht der Markthochlauf jedoch noch am Anfang, und die Kosten für grünen Wasserstoff liegen deutlich über denen fossiler Alternativen. Dennoch gibt es vielversprechende Entwicklungen, die auf eine zunehmende Wettbewerbsfähigkeit in den kommenden Jahren hindeuten.

Laut einer Studie von McKinsey könnte Wasserstoff aus EU-Offshore-Windenergie ebenso wie importierter Wasserstoff bis 2030 wettbewerbsfähig sein. Nach 2035 könnten die Endkundenpreise für Wasserstoff sinken und sich denen von Erdgas annähern. Diese positive Entwicklung setzt jedoch voraus, dass die politischen Rahmenbedingungen konsequent auf den Markthochlauf von Wasserstoff ausgerichtet werden und die notwendigen Investitionen in Produktion, Infrastruktur und Anwendungen getätigt werden.

Der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in Deutschland und Europa bietet enorme Chancen für nachhaltiges Wirtschaftswachstum und die Schaffung von Arbeitsplätzen. Gleichzeitig stehen wir vor großen Herausforderungen, insbesondere im internationalen Wettbewerb. Es gilt, die europäische Wertschöpfung zu sichern und gleichzeitig von den Vorteilen einer globalen Wasserstoffwirtschaft zu profitieren.

Grüner Wasserstoff wird in ausreichenden Mengen bereits 2030 zur Verfügung stehen, wenn die Bundesregierung alle Möglichkeiten für den sofortigen Hochlauf der Wasserstoff-Marktwirtschaft ergreift. Durch einen klaren strategischen Ansatz mit konkreten und überprüfbaren Zielvorgaben muss die Bundesregierung einen Fokus auf erneuerbare Energien und daraus produzierten Wasserstoff legen. So entsteht Planungssicherheit für alle beteiligten Akteure.

Xpert.Digital verfügt über tiefgehendes Wissen in verschiedenen Branchen. Dies erlaubt es uns, maßgeschneiderte Strategien zu entwickeln, die exakt auf die Anforderungen und Herausforderungen Ihres spezifischen Marktsegments zugeschnitten sind. Indem wir kontinuierlich Markttrends analysieren und Branchenentwicklungen verfolgen, können wir vorausschauend agieren und innovative Lösungen anbieten. Durch die Kombination aus Erfahrung und Wissen generieren wir einen Mehrwert und verschaffen unseren Kunden einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil.

Mehr dazu hier:

• Nutzen Sie die 5fach Kompetenz von Xpert.Digital in einem Paket - schon ab 500 €/Monat

☑️ KMU Support in der Strategie, Beratung, Planung und Umsetzung

☑️ Erstellung oder Neuausrichtung der Digitalstrategie und Digitalisierung

☑️ Ausbau und Optimierung der internationalen Vertriebsprozesse

☑️ Globale & Digitale B2B-Handelsplattformen

☑️ Pioneer Business Development

 

Gerne stehe ich Ihnen als persönlicher Berater zur Verfügung.

Sie können mit mir Kontakt aufnehmen, indem Sie unten das Kontaktformular ausfüllen oder rufen Sie mich einfach unter +49 89 89 674 804 (München) an.

Ich freue mich auf unser gemeinsames Projekt.

 

 

Xpert.Digital ist ein Hub für die Industrie mit den Schwerpunkten, Digitalisierung, Maschinenbau, Logistik/Intralogistik und Photovoltaik.

Mit unserer 360° Business Development Lösung unterstützen wir namhafte Unternehmen vom New Business bis After Sales.

Market Intelligence, Smarketing, Marketing Automation, Content Development, PR, Mail Campaigns, Personalized Social Media und Lead Nurturing sind ein Teil unserer digitalen Werkzeuge.

Mehr finden Sie unter: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus