Wissenswertes über Wasserstoff

Die deutsche Energieinfrastruktur ist derzeit vor allem durch das Erdgas- und Strom-Netz geprägt. Im Jahr 2022 sind nach Angaben der Bundesnetzagentur (BNetzA) über das deutsche Gasnetz 847 Terawattstunden (TWh) Gas an Endkunden geliefert worden. Bei Strom belief sich die Menge auf 484 TWh.

Während die Stromversorgung in den zurückliegenden Jahren dem Ziel der Dekarbonisierung schon ein großes Stück nähergekommen ist (46% des Bruttostromverbrauchs kam 2022 aus erneuerbaren Quellen), steht die Gasversorgung noch relativ am Anfang. Die Klimaschutzziele können aber nur durch ein Zusammenspiel der Nutzung erneuerbaren Stroms und erneuerbarer bzw. dekarbonisierter Gase effizient erreicht werden.

Deshalb sehen die Planungen der NBB eine stufenweise Transformation des bestehenden Gasnetzes zum hundertprozentigen Transport erneuerbarer Gase vor. Der Fokus liegt dabei auf Wasserstoff und Biogas.

Die große Stärke des Gasnetzes ist seine Leistungs- und Speicherfähigkeit. Das deutsche Gassystem kann vier Mal mehr Energie transportieren als das deutsche Stromnetz. Mit ihren etwa 230 TWh Kapazität könnten die deutschen Gasspeicher den Gasverbrauch der drei Wintermonate abdecken. In den deutschen Gasspeichern kann damit 8000 Mal mehr Energie gespeichert werden als in den heutigen deutschen Pumpspeicher-Kraftwerken und Batterien der deutschen Stromversorgung.

Da Wasserstoff eine andere chemische Zusammensetzung hat als Erdgas und Biogas, müssen die Gasnetze dafür ertüchtigt werden. Schon heute könnten etwa 70 % der Gasinfrastruktur in Berlin und Brandenburg problemlos Wasserstoff transportieren. Die Rohre bestehen aus Polyethylen und Stahl. Sie können Wasserstoff genauso gut befördern wie heute noch Erdgas. Das Brandenburger Netz ist gegenüber Berlin dabei noch ein wenig im Vorteil, da die Gasnetze größtenteils in den 1990er und 2000er Jahren errichtet wurden. Lediglich Armaturen und einzelne Baugruppen der Kundenanlagen und Druckregelstationen müssten im Verteilnetz angepasst werden, um sie tauglich für den Wasserstofftransport zu machen.

Die Bedeutung von Gas im Energiesystem wird sich stark wandeln. Eine Schlüsselrolle nimmt dabei Wasserstoff ein. Wenn im Winter die Produktion aus Wind und Sonne nicht ausreicht, können beispielsweise Block-Heiz-Kraft-Werke mit CO_2-freiem Wasserstoff grünen Strom produzieren. Zusätzlich wird grüne Abwärme generiert, die ebenfalls genutzt werden kann. Beide, Strom und Abwärme, sind unabhängig von fossilen Energieträgern. Schon heute ist das deutsche Gassystem dafür gut gerüstet, denn es kann vier Mal mehr Leistung bereitstellen als das Stromsystem.

Die Umstellung von fossilem Erdgas auf grüne Gase ist damit ein wesentliches Instrument, um die Klimaziele in Deutschland, in Berlin und Brandenburg erreichen zu können. Davon lässt sich die NBB leiten und arbeitet eng mit den Bundesländern Berlin und Brandenburg zusammen. Die Transformation soll in Phasen und in erster Linie auf Basis der vorhandenen Infrastruktur erfolgen, denn für den Wandel sind viele technische Voraussetzungen zu schaffen, um dem hohen Anspruch an Qualität und Sicherheit beim Betrieb der Netze gerecht zu werden. Eine Stromversorgung, die mit grünen Gasen abgesichert wird, trägt zur Resilienz des Berliner Energiesystems bei.

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei für die Elektrolyse ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien zum Einsatz kommt. Unabhängig von der gewählten Elektrolysetechnologie erfolgt die Produktion von Wasserstoff damit CO₂-frei. Für die Erzeugung von einem Kilogramm grünem Wasserstoff werden um die 10 Liter Wasser benötigt.

Grauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. In der Regel wird bei der Herstellung Erdgas unter Hitze in Wasserstoff und CO2 umgewandelt (Dampfreformierung). Das CO₂ wird anschließend ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt: Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff fallen rund 10 Tonnen CO₂ an.

Blauer Wasserstoff

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, dessen CO₂ bei der Entstehung jedoch zum Großteil abgeschieden und gespeichert wird (engl. Carbon Capture and Storage, CCS). Das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO₂ gelangt so nicht in die Atmosphäre und kann überwiegend als bilanziell CO₂-neutral betrachtet werden, wenn das CO₂ dauerhaft gespeichert wird.

Türkiser Wasserstoff

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wurde. Anstelle von CO₂ entsteht dabei fester Kohlenstoff. Voraussetzungen für die CO₂-Neutralität des Verfahrens sind die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energiequellen, sowie die dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs.

Unterschiede zwischen Methan und Wasserstoff. 

Wasserstoff hat im Vergleich zu Erdgas eine geringere Energiedichte (Heizwert) - deshalb muss künftig mehr Wasserstoff transportiert werden als derzeit Methan, um die gleiche Energiemenge zu transportieren. Das Netz der NBB ist aber bereits jetzt darauf vorbereitet, diese größeren Mengen durchzuleiten.

Video vom BDEW