Grüner Wasserstoff und seine Derivate

Um die deutsche Industrie fit für eine nachhaltige Zukunft zu machen, sind erneuerbare Energien, grüner Wasserstoff und seine Derivate Ammoniak und Methanol essenziell. Bis 2030 werden allein in Deutschland bis zu 130 Terawattstundengrüner Wasserstoff jährlich benötigt. Mehr als doppelt so viel wie heute. Doch wo soll der ganze Wasserstoff herkommen? Und wie gelangt er zu seinem Einsatzort?

Diesen Fragen hat sich die Bundesregierung gestellt und im Juli 2023 in ihrer überarbeiteten Wasserstoffstrategie Ziele und Maßnahmen für die Erzeugung, den Transport und die Nutzung von Wasserstoff und seinen Derivaten, also Folgeprodukten, festgehalten. Ein gutes Zeichen für den Wirtschaftsstandort Deutschland und für thyssenkrupp. Denn als einer der zukünftig größten industriellen Abnehmer von grünem Wasserstoff in Deutschland und gleichzeitig weltweit führender Produzent von Wasserelektrolyseuren und Anlagen zur Produktion der Derivate Ammoniak und Methanol, profitiert auch der Konzern von der politischen Initiative.

Die nationale Wasserstoffstrategie 2020 und 2023

Hauptziel der bisherigen Wasserstoffstrategie aus 2020 war die zuverlässige Versorgung Deutschlands mit grünem Wasserstoff. Das Gas gilt als Hoffnungsträger für die Energiewende. Denn es kann nicht nur in zahlreichen Industrien eingesetzt werden, sondern erzeugt dabei – anders als fossile Brennstoffe – auch kein klimaschädliches CO₂. Besonders wenn der Wasserstoff nachhaltig, also auf Basis erneuerbarer Energien hergestellt wird, kann er maßgeblich zur Reduzierung von CO₂-Emissionen beitragen – und diese im Idealfall sogar auf null senken.

Drei Jahre nach der ersten Veröffentlichung der nationalen Wasserstoffstrategie hat die Bundesregierung diese aktualisiert. Der Grund: Neben grünem Wasserstoff werden zukünftig auch seine Derivate wie grünes Ammoniak und grünes Methanol immer wichtiger und müssen entsprechend gefördert werden. Ein Blick auf die Anwendungsbereiche der grünen Chemikalien macht ihr Potenzial für unser Klima deutlich.

Das Potenzial von grünem Wasserstoff und seinen Derivaten

Besonders die Stahlindustrie wird grüner Wasserstoff revolutionieren: Wo in der traditionellen Stahlerzeugung heute noch Kohle zum Einsatz kommt, soll künftig grüner Wasserstoff eingesetzt werden. In sogenannten Direktreduktionsanlagen wird Eisenerz mithilfe von Wasserstoff zu Eisenschwamm reduziert und in elektrischen Einschmelzaggregaten mit erneuerbarer Energie zu flüssigem Roheisen weiterverarbeitet. Danach kann die Stahlproduktion wie gehabt und in den herkömmlichen Prozessschritten ablaufen. Ein Verfahren, mit dem allein thyssenkrupp Steel jährlich 3,5 Millionen Tonnen CO₂ einsparen wird.

Doch da ist noch lange nicht Schluss. Auch in der chemischen Industrie kann grüner Wasserstoff als Rohstoff für die Produktion von grünem Methanol und Ammoniak dienen und ist damit Ausgangstoff für zahlreiche Güter wie Kleidung, Kunststoffe und Medikamente sowie synthetischem Kerosin für Flugzeugtreibstoffe. So können die grünen Chemikalien gleich mehrere Industrien nachhaltiger gestalten!

Es gibt nur einen Haken: Aktuell gibt es weder genug grünen Wasserstoff noch genügend grünen Strom oder Anlagen, um ihn zu produzieren. Allein das Duisburger Stahlwerk von thyssenkrupp Steel wird nach der Umstellung auf die Direktreduktion in nur zwei Stunden mehr Wasserstoff benötigen, als in das Oberhausener Gasometer passt. Jährlich entspricht das viermal dem Strombedarf von Hamburg oder auch der Leistung von 3.700 Offshore-Windkraftanlagen.

Damit die grüne Transformation gelingt und zukünftig genügend Wasserstoff sowie grüner Strom für seine Herstellung zur Verfügung steht, muss also eine umfassende Infrastruktur geschaffen werden – innerhalb Deutschlands, der EU und der Welt.

Strategisch in Richtung grüne Transformation

Hier kommt die nationale Wasserstoffstrategie ins Spiel: Sie sieht vor, dass in Deutschland bis 2030 eine Elektrolysekapazität von mindestens zehn Gigawatt aufgebaut wird. Laut Expert:innen wird das aber nur bis zu 50 Prozent des benötigten Wasserstoffbedarfs abdecken können. Im Rahmen der überarbeiteten Strategie hat es sich die Bundesregierung daher zum Ziel gesetzt, die Verfügbarkeit von Wasserstoff und seiner Derivate auch durch Importe aus Partnerländern abzusichern.

Vor allem Länder im globalen Süden wie Neuseeland, Australien, Chile, Namibia und Südafrika aber auch Norwegen gelten aufgrund ihrer guten Voraussetzungen zur Produktion von erneuerbarer Energie durch Photovoltaik und Windkraft als vielversprechende Wasserstoffproduzenten. Für den Transport nach Europa und Deutschland muss der dort erzeugte Wasserstoff aufgrund seiner schwierigen Transporteigenschaften zunächst in Ammoniak gebunden und dann per Schiff und über Pipelines zu seinem Einsatzort transportiert werden.

Hierfür hat die Regierung die Schaffung einer Infrastruktur beschlossen: Bis 2028 sollen Deutschlandweit über 1.800 Kilometer Wasserstoffleitungen ausgebauten werden; europaweit kommen ca. 4.500 Kilometer hinzu. Mittels Erweiterung sollen zudem bis 2030 alle großen Erzeugungs-, Import- und Speicherzentren mit relevanten Abnehmern verbunden werden.

thyssenkrupp als Wegbereiter für grünen Wasserstoff und seine Derivate

H2Giga, H2Mare und TransHyDE sind drei solcher Infrastrukturprojekte, in denen die Bundesregierung, gemeinsam mit Vertretern aus Forschung und Wirtschaft, die zukünftige Energieversorgung Deutschlands mit grünem Wasserstoff auf die Beine stellt. Auch viele Unternehmen von thyssenkrupp wirken an der grünen Transformation mit.

Allen voran thyssenkrupp Uhde und thyssenkrupp nucera. Die beiden Unternehmen vereinen zusammen über 100 Jahre Erfahrung im Anlagenbau von Ammoniak- und Elektrolyseanlagen. Damit kann thyssenkrupp als einziger Konzern weltweit die gesamte Wasserstoff-Wertschöpfungskette von der Wasserelektrolyse über die Ammoniakerzeugung und -lagerung bis hin zum Ammoniak Cracking – also der Rückwandlung von Ammoniak zu Wasserstoff – anbieten. Und das auf industriellem Maßstab! Schon heute können die 20 MW Standard-Elektrolysemodule von thyssenkrupp nucera auf Multi-Gigawatt-Maßstab skaliert werden. Ein einziges Modul produziert pro Jahr circa 3.100 Tonnen Wasserstoff.

Aber auch andere Bereiche der Unternehmensgruppe treiben mit ihren Produkten die grüne Transformation voran. So liefert thyssenkrupp rothe erde mit seinen Großwälzlagern Schlüsselkomponenten für Windkraft- und Photovoltaikanlagen und thyssenkrupp Steel ermöglicht mit seinem powercore® Elektroband den verlustfreien Transport des grünen Stroms.

Die Überarbeitung der nationalen Wasserstoffstrategie ebnet den Weg für Technologien, Prozesse und Komponenten entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Energiewende. Aber sie erfordert auch Engagement. Unsere Expert:innen werden ihre technologische Kompetenz weiter einbringen - in nationalen Leuchtturmprojekten und in Projekten für unsere Kund:innen! Mehr dazu gibt’s in unseren Stories.