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Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) beleuchtet in ihrer Studie, wie Wasserstoff ein zentraler Bestandteil unserer Dekarbonisierungsstrategie werden kann, und die gesamte Wertschöpfungskette – Technologien, Erzeugung, Speicherung, Infrastruktur und Verwendung einschließlich Logistik und wichtiger Aspekte der Qualitätsinfrastruktur – in den Blick genommen werden müssen. ©bmwi, www.bmwi.de

10 III. Wasserstoff:

10 III. Wasserstoff: Status quo, Handlungsfelder und Zukunftsmärkte Status quo und erwartete Entwicklung für Wasserstoff und seine Folgeprodukte Der nationale Verbrauch von Wasserstoff liegt aktuell bei rund 55 TWh. Der Bedarf besteht dabei haupt säch - lich für stoffliche Herstellungsverfahren im Industriesektor und verteilt sich gleichmäßig zwischen der Grundstoffchemie (Herstellung von Ammoniak, Metha nol usw.) und der Petrochemie (Herstellung konventio neller Kraftstoffe). Der Hauptteil des ge - nutz ten Wasserstoffs ist hierbei „grauer“ Wasserstoff. Etwa 7 Prozent des Bedarfs (3,85 TWh) werden über Elektrolyseverfahren (Chlor-Alkali-Elektrolyse) ge - deckt. Da aber insbesondere in der Petrochemie der eingesetzte Wasserstoff nicht zur Gänze zusätzlich produziert wird, sondern zum Teil als Nebenprodukt in anderen Prozessen entsteht (z. B. Benzinreformierung), lässt sich die aktuell verbrauchte Wasserstoffmenge von rund 55 TWh nicht vollständig durch „grünen“ Wasserstoff ersetzen. Die zukünftige Entwicklung des Wasserstoffmarktes in Deutschland, aber auch weltweit, wird maßgeblich von dem Ambitionsniveau des Klimaschutzes und der zur Erreichung jeweils verfolgten Strategien bestimmt. Vor dem Hintergrund des Übereinkommens von Paris und dem Bekenntnis der Bundesregierung zu dem Ziel der Treibhausgasneutralität 2050 werden für den Wasserstoffmarkt folgende Entwicklungen erwartet: Bis 2030 wird durch den Anstoß des Markthochlaufs ein erster Anstieg des Bedarfs an Wasserstoff insbesondere im Industriesektor (Chemie, Petrochemie und Stahl) und zu einem geringeren Maße im Verkehr erwartet. Konservative Abschätzungen gehen in der Industrie von einem zusätzlichen Bedarf von 10 TWh aus. Weiterhin ist von einem wachsenden Bedarf für die Brennstoffzellen-betriebene Elektromobilität auszugehen. Weitere Verbraucher (z. B. langfristig Teile der Wärmeversorgung) könnten hinzukommen. Um das Ziel der Treibhausgasneutralität 2050 erreichen zu können, werden Wasserstofftechnologien auch in Deutschland eine wichtige Rolle spielen müssen. Verschiedene Studien mit Szenarien, in denen die Treibhausgasemissionen um 95 Prozent gegenüber dem Basisjahr 1990 reduziert werden und die dabei das gesamte Energiesystem betrachten, lassen einen Verbrauch von strombasierten Energieträgern in Größenordnungen zwischen 110 TWh (BMU Klimaschutzszenarien) und rund 380 TWh (BDI Klimapfade) in 2050 erwarten. Neben den Industrie- und Verkehrssektoren entsteht langfristig auch ein Bedarf im Umwandlungssektor. Die zukünftige Ausgestaltung der politischen Rahmenbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Ambitionen beim Klimaschutz und der zur Erreichung jeweils verfolgten Strategien, wird dabei maßgeblichen Einfluss auf die Entwicklung der Gesamtnachfrage und die Verbräuche in den einzelnen Sektoren haben. Die Nationale Wasserstoffstrategie zielt auf folgende strategische Zukunftsmärkte: Erzeugung von Wasserstoff Für den Markthochlauf der Wasserstofftechnologien und deren Export ist eine starke, nachhaltige und zur Energiewende beitragende inländische Wasserstoffproduktion und Wasserstoffverwendung – ein „Heimatmarkt“ – unverzichtbar. Für eine langfristig wirtschaftliche und nachhaltige Nutzung von Wasserstoff müssen Erzeugungskapazitäten für Strom aus erneuerbaren Energien (insb. Wind und Photovoltaik) konsequent weiter erhöht werden. Industrie Bestimmte Industriebereiche werden sich nicht mit den herkömmlichen Technologien CO 2 -frei umgestalten lassen. In diesen Bereichen müssen gasförmige und flüssige Energieträger zunehmend durch alternative Technologien substituiert werden und alternative Rohstoffe oder Verfahren mit keinem oder sehr geringem CO 2 -Ausstoß zum Einsatz kommen. Bei vielen dieser Prozesse werden perspektivisch Wasserstoff und dessen Folgeprodukte genutzt werden können. Insbesondere in Teilen der Chemieindustrie und den Raffinerien kann bereits heute „grauer“ Wasserstoff

III. WASSERSTOFF: STATUS QUO, HANDLUNGSFELDER UND ZUKUNFTSMÄRKTE 11 ohne Anpassung durch grünen Wasserstoff ersetzt werden. Des Weiteren können die existierenden Infrastrukturen der Chemieindustrie, bspw. Wasserstoffnetze, weiterhin genutzt und ggf. für andere Anwendungen – etwa der Stahlindustrie – ausgebaut und optimiert werden. Zum Beispiel soll Wasserstoff schon bald in Pilotprojekten in der Stahlindustrie zur Direktreduktion von Eisenerz anstelle des emissionsintensiven Hochofenprozesses eingesetzt werden. Ziel ist es, dass anstehende Investitionen für Produktionsanlagen im industriellen Maßstab auch in die klimafreundlichen Technologien fließen. Langfristig spielt Wasserstoff daher eine wichtige Rolle bei der Sicherung des Industriestandorts Deutschland. Verkehr Mobilitätsanwendungen bergen großes Potenzial zur Anwendung von Wasserstoff. Der Verkehrssektor muss auf technologischen Fortschritt setzen, um die sektoralen Klima- und Erneuerbaren-Ziele zu erreichen. Die wasserstoff- und PtX-basierte Mobilität ist für solche Anwendungen eine Alternative, bei denen der direkte Einsatz von Elektrizität nicht sinnvoll oder technisch nicht machbar ist. Dazu gehören auch militärische Anwendungen, bei denen die Interoperabilität zwischen Bündnispartnern gewährleistet sein muss. Vor allem im Luft- und Seeverkehr wird sich langfristig ebenfalls eine Nachfrage nach klimaneutralen Treibstoffen entwickeln, welche auch durch die wasserstoffbasierten Energieträger aus PtX-Verfahren gedeckt werden kann. Sowohl im Luft- als auch im Seeverkehr sind für die Dekarbonisierung klimaneutrale synthetische Kraftstoffe erforderlich. Im Luftverkehr sowie in der Küsten- und Binnenschifffahrt können je nach Einsatzbereich auch Brennstoffzellen sowie batterieelektrische Antriebe zur Anwendung kommen. Diesbezüglich muss die technische Entwicklung aber noch abgewartet werden. Die Einführung von Brennstoffzellenfahrzeugen kann u. a. im Öffentlichen Personennahverkehr (Busse, Züge), in Teilen des Straßenschwerlastverkehrs (LKW), bei Nutzfahrzeugen (z. B. für den Einsatz auf Baustellen oder in der Land- und Forstwirtschaft) oder in der Logistik (Lieferverkehr und andere Nutzfahrzeuge wie Gabelstapler) die batterieelektrische Mobilität ergänzen und den Ausstoß von Luftschadstoffen sowie CO 2 -Emissionen erheblich senken. Auch in bestimmten Bereichen bei PKWs kann der Einsatz von Wasserstoff eine Alternative sein. Der Einsatz im Straßenverkehr setzt den bedarfsgerechten Aufbau der erforderlichen Tankinfrastruktur voraus. Es gilt, den Strukturwandel in der deutschen Fahrzeug- und Zulieferindustrie konstruktiv und zielführend zu begleiten. Etwa mit Blick auf die Brennstoffzellentechnologie ist es das Ziel, den deutschen Maschinen- und Anlagenbau zu stärken und bei der Verbesserung der Kosten-, Gewichts- und Leistungsparameter von Brennstoffzellen-Komponenten (Stacks, Drucktanks u. a.) im globalen Wettbewerb eine Führungsrolle einzunehmen. Wärmemarkt Auch langfristig wird nach Ausschöpfen der Effizienzund Elektrifizierungspotenziale bei der Prozesswärmeherstellung oder im Gebäudesektor ein Bedarf an gasförmigen Energieträgern bestehen bleiben. Wasserstoff und seine Folgeprodukte können langfristig auf verschiedene Weise einen Beitrag zur Dekarbonisierung von Teilen des Wärmemarkts leisten. Wasserstoff als europäisches Gemeinschaftsprojekt Wichtige Voraussetzungen und Fragen beim nationalen Markthochlauf von Wasserstofftechnologien und beim Aufbau eines internationalen Wasserstoffmarktes lassen sich nur im EU-Binnenmarkt und -Rechtsrahmen weiterentwickeln. Mit dem Markthochlauf von Wasserstofftechnologien auch in anderen Mitgliedstaaten wird die Entwicklung des EU-Binnenmarktes für Wasserstoff zunehmend wichtig. So verfügt die EU insbesondere mit der Nordsee über ertragreiche Standorte für Windenergie sowie in Südeuropa große Potenziale für Photovoltaik und Wind. Diese Potenziale

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