Kosten und Umweltwirkungen
beim Import von Wasserstoff

Wasserstoff soll künftig fossile Brennstoffe in Bereichen ersetzen, die nicht durch grünen Strom dekarbonisiert werden können. Um den Bedarf zu decken, muss Deutschland Wasserstoff importieren. Prognos untersuchte gemeinsam mit dem Öko-Institut und IREES, mit welchen Kosten für den Import von Wasserstoff zu rechnen ist und welche Umweltauswirkungen zu erwarten sind. Auftraggeber der Studie ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

Kurze Transportdistanzen sind am kostengünstigsten – eine Patentlösung für lange Transportwege gibt es nicht

Zunächst wurden neun Transportrouten definiert, die ohne fossile Treibhausgase auskommen können. Die Routen sollten großtechnisch skalierbar sein und die breite Technologiepallette mit ihren jeweiligen Besonderheiten abbilden.

Die Studie kam zu folgenden Ergebnissen:

• Für kürzere Transportdistanzen bis zu 3.000 km oder 4.000 km ist der Transport über Pipelines am kostengünstigsten.
• Bei längeren Transportdistanzen ist der Import über Ammoniak am kostengünstigsten. Hierbei müssen jedoch mögliche negative Umweltauswirkungen beachtet werden.
• Der Import über Ammoniak hat zudem den Vorteil, dass großtechnische Anlagen und Infrastrukturen bereits bestehen. Außerdem können eventuell bestehende Flüssiggas-Importinfrastrukturen teilweise weitergenutzt werden. Es existieren bereits direkte Anwendungsfälle, bei denen sich der Import lohnt. Für eine maximale Nutzung ist jedoch die Entwicklung und industrielle Skalierung von Ammoniakcrackern erforderlich.
• Kohlenstoffbasierte Energieträger wie Methan und Methanol sind abhängig von einer langfristig klimaneutralen Kohlenstoffquelle wie der Gewinnung von Kohlenstoff durch Direct Air Capture (DAC). Hier bestehen noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Skalierung und notwendigen Kostendegression, allerdings wird die DAC mit hoher Wahrscheinlichkeit für Negativemissionen benötigt.
• Die Kreislaufführung von CO₂ erscheint aufgrund der geringen Gesamtenergieeffizienz nicht sinnvoll.
• Flüssige organische Wasserstoffträgerstoffe (LOHC) sind aufgrund der notwendigen Kosten für das Trägermaterial und dem schlechten Verhältnis von transportierter Energie zum transportierten Gewicht eher in Nischenanwendungen zu sehen.
• Je nach Route haben neben Methan und der Verbrennung von Schiffskraftstoff entlang der Route entweichender Wasserstoff und Ammoniak entscheidenden Einfluss auf die Treinhausgas-Gesamtbilanz. Wasserstoff ist ein indirektes Treibhausgas (THG), dessen genaue Klimawirksamkeit noch in der Erforschung liegt. Ammoniak kann in der Umwelt zu Lachgas umgesetzt werden, welches ein sehr wirksames Klimagas ist.
• Bezüglich der Umweltwirkungen auf den unterschiedlichen Routen bestehen große Unterschiede zwischen den erwartbaren THG-Emissionen in der Skalierungsphase und dem bei großtechnisch optimierten Systemen zu erwartenden Emissionen. 

Unsere Vorgehensweise

Auf Basis von Literaturangaben wurden die spezifischen Kostenkomponenten der einzelnen Transportrouten analysiert und quantifiziert. Dabei wurden sowohl die Investitionen in die notwendigen Infrastrukturen berücksichtigt als auch die Energieaufwendungen für den Transport und die Umwandlung des Wasserstoffs in die jeweiligen Trägermedien. Die Energieverluste spielen hierbei ebenso eine Rolle wie die Frage, ob bestehende Infrastrukturen und Anlagen nachgenutzt werden können.  

Anhand aktueller Vergleichsliteratur wurden die Umweltrisiken für Mensch und Natur der einzelnen Transportrouten und deren Trägermedien dargelegt. Ebenso wurden die möglichen negativen Klimawirkungen bestimmt. 

Links und Downloads

Studie lesen (PDF)

Projektteam: Sven Kreidelmeyer, Tim Trachsel (beide Prognos); Roman Mendelevitch, Jürgen Sutter, Nora Wissner (alle Öko-Institut); Lennart Brunnenberg, Nele Friedrichsen (beide IREES)

Stand: 12.07.2023