Wasserstoff hat ein großes Potenzial als kohlenstofffreier Energieträger. Hier ein Blick auf die Dynamik, die hinter dieser breit anwendbaren Technologie steht.
Wasserstoff könnte eine zentrale Rolle spielen, wenn es darum geht, die Welt auf eine Netto-
Null-Emissionen bis 2050. Als Ergänzung zu anderen Technologien, einschließlich erneuerbarer Energien und Biokraftstoffen, hat Wasserstoff das Potenzial
zur Dekarbonisierung von Industriezweigen wie der Stahlindustrie, der Petrochemie, der Düngemittelindustrie, der Schwerlastmobilität (On- und Off-Road), der Seeschifffahrt und der Luftfahrt sowie zur Unterstützung einer flexiblen Stromerzeugung (neben anderen Anwendungen). Im Jahr 2050 könnte Wasserstoff mehr als 20 % der jährlichen globalen Emissionsreduzierung beitragen.
Die potenzielle Rolle von Wasserstoff bei der allgemeinen Energiewende wird in einer Reihe von Branchenberichten untersucht, die gemeinsam von McKinsey und dem Hydrogen Council verfasst wurden - einer globalen, von CEOs geleiteten Initiative mit Mitgliedern aus mehr als 140 Unternehmen. In den Berichten wird beispielsweise untersucht, wie die Nachfrage nach Wasserstoff die gegenwärtigen Märkte für Strom, Gas, Chemikalien und Kraftstoffe umgestalten könnte; die Notwendigkeit, die Wasserstoffproduktion zu steigern, insbesondere die Produktion von sauberem Wasserstoff (der mit erneuerbaren Energien oder mit Maßnahmen zur Emissionssenkung hergestellt wird); und was im kommenden Jahrzehnt geschehen muss, um die Netto-Null-Ziele zu erreichen.
Im vergangenen Jahr hat sich die Dynamik der Wasserstofftechnologie beschleunigt, wie in Einblicke in die Wasserstoffwirtschaft 2022,1 einen kürzlich veröffentlichten Überblick über den Stand der Wasserstoffindustrie. Sowohl die Investitionen als auch die Projektentwicklung haben sich beschleunigt. Es bleibt jedoch eine Finanzierungslücke.
Die folgenden fünf Diagramme zeigen, wie Wasserstoff eine Schlüsselrolle in einer kohlenstoffarmen Zukunft spielen könnte.
Im Jahr 2050 könnte Wasserstoff mehr als 20 Prozent der jährlichen globalen Emissionsreduzierung beitragen.
Teil der Netto-Null-Gleichung
Bis zum Jahr 2050 könnte sauberer Wasserstoff dazu beitragen, jährlich sieben Gigatonnen CO2-Emissionen zu verringern, was etwa 20 Prozent der vom Menschen verursachten Emissionen entspricht, wenn die Welt auf ihrem derzeitigen Kurs der globalen Erwärmung bleibt.2 In Ergänzung zu anderen Technologien wie erneuerbaren Energien und Biokraftstoffen hat Wasserstoff das Potenzial, den Kohlenstoffausstoß zu verringern.
in einer Vielzahl von Sektoren, z. B. in der Industrie (Stahlerzeugung, Ammoniaksynthese für die Düngemittelherstellung), im Fernverkehr (als Kraftstoff für schwere Lastwagen), in der See- und Luftfahrt (zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe für Schiffe) und in der Gebäudeheizung. Wasserstoff kann auch für die flexible Langzeitspeicherung verwendet werden
für Stromnetze. Der größte Teil des Potenzials zur Emissionsminderung durch Wasserstoff entfällt auf die Industrie und den Verkehrssektor, wo bis 2050 kumulativ 80 Gigatonnen CO2 eingespart werden können.
Sauberer Wasserstoff kann bis zum Jahr 2050 bis zu 80 Gigatonnen CO2 einsparen, wobei der größte Teil auf die industrielle Nutzung und den Verkehr entfällt.
Die Investitionen steigen
Weltweit sind mehr als 680 Wasserstoff-Großprojekte angekündigt worden,3 die sich auf
auf $240 Milliarden an Direktinvestitionen. Zu den Projekten gehören die Gigaproduktion, die industrielle Großnutzung, der Verkehr und die Infrastruktur. In Europa, auf das
Für 314 der angekündigten Projekte wird erwartet, dass Wasserstoff eine bedeutende Rolle bei der Erreichung der Dekarbonisierungsziele spielen wird, wobei er in industriellen Anwendungen, im Transportwesen und bei der Stromerzeugung eingesetzt wird. Innerhalb Asiens entfällt etwa die Hälfte aller Ankündigungen auf China. Von den angekündigten Projekten in China konzentrieren sich die meisten auf den Einsatz von Wasserstoff im Verkehrswesen. In Nordamerika dürfte die Wasserstoffproduktion dazu beitragen, die heimische Versorgung mit kohlenstoffarmer Energie für verschiedene Anwendungen zu steigern.
Außerdem wurden Wasserstoff-Exportzentren in Afrika, Lateinamerika, dem Nahen Osten und Ozeanien angekündigt. Diese Drehkreuze könnten die wachsende Nachfrage beispielsweise in Asien und Europa decken.
Weltweit sind mehr als 680 Wasserstoff-Großprojekte angekündigt worden,
Eine sauberere Zukunft
Heute wird der meiste Wasserstoff mit fossilen Brennstoffen hergestellt, auch bekannt als grauer Wasserstoff. Das Potenzial von Wasserstoff als Dekarbonisierungsmittel ausschöpfen
Instrument wird eine erhebliche Ausweitung der
sauberer Wasserstoff, der hergestellt werden kann
mit erneuerbaren Energieträgern (oft als grüner Wasserstoff bezeichnet) oder mit fossilen Brennstoffen in Verbindung mit Maßnahmen zur deutlichen Emissionssenkung, wie z. B. Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (oft als blauer Wasserstoff bezeichnet). Die Nachfrage nach
sauberer Wasserstoff könnte bis 2050 auf etwa 660 Millionen Tonnen jährlich anwachsen.
Die geplante Gesamtproduktion von grünem und blauem Wasserstoff bis 2030 beläuft sich auf mehr als 26 Millionen Tonnen pro Jahr - eine Zahl, die sich seit 2020 ungefähr vervierfacht hat. Es wird erwartet, dass die Produktionskosten für sauberen Wasserstoff in den nächsten zehn Jahren rasch sinken werden. Bei Produktionskosten von etwa $2 pro Kilogramm könnte sauberer Wasserstoff in vielen Anwendungen wettbewerbsfähig werden.
Begrünter Stahl
Die Stahlindustrie ist eine der Industrien mit den weltweit höchsten CO2-Emissionen. Vor allem wegen des Einsatzes von Kokskohle im Produktionsprozess ist Stahl für etwa 8 % der weltweiten jährlichen Emissionen verantwortlich. Die Umstellung erfordert zwar Anfangsinvestitionen, aber die wasserstoffbasierte Stahlerzeugung hat das Potenzial, den Fußabdruck der Branche erheblich zu verringern: Es wird erwartet, dass Stahl im Jahr 2030 etwa 8 Prozent der Nachfrage nach sauberem Wasserstoff erzeugen wird, aber fast 20 Prozent der durch Wasserstoff vermiedenen Emissionen in diesem Jahr ausmachen könnte.4 Weltweit wurden mehr als 50 Stahlerzeugungsprojekte mit Ambitionen im Bereich grüner Wasserstoff angekündigt, wobei Europa ein Zentrum des frühen Wachstums ist.
Weltweit wurden 52 Stahlerzeugungsprojekte mit Ambitionen für grünen Wasserstoff
angekündigt, wobei sich das erste Wachstum auf Europa konzentriert.
angekündigt, wobei sich das frühe Wachstum auf Europa konzentrierte.
Finanzierungslücke
Trotz der Dynamik des Wasserstoffs besteht noch eine erhebliche Investitionslücke, damit er seinen vollen Beitrag leisten kann
zur Dekarbonisierung. Das Erreichen eines Pfades zum Netto-Nullpunkt erfordert zusätzliche Direktinvestitionen in Höhe von $460 Milliarden bis 20305, um die Lücke zwischen den angekündigten Projekten in Höhe von $240 Milliarden und den
$700 Milliarden an erforderlichen Investitionen. Die Investitionslücke lässt sich in drei Kategorien unterteilen:
- - Produktion. Die Produktion von sauberem Wasserstoff weist den höchsten Betrag an angekündigten Investitionen auf, ist aber auch das Segment mit den
größter Investitionsbedarf. Die derzeitige Investitionslücke beträgt etwa $150 Mrd. bis 2030. - - Übertragung, Verteilung und Speicherung. Investitionen in diesen Teil der Wertschöpfungskette sind von entscheidender Bedeutung, um den Zugang zu einer kostengünstigen Wasserstoffversorgung zu ermöglichen, z. B. durch die Anbindung der Regionen mit den niedrigsten Produktionskosten an die Nachfragezentren, die Entwicklung einer Betankungsinfrastruktur für Fahrzeuge oder den Bau von Pipelines zur Versorgung von Industrieanlagen. Es bleibt eine Investitionslücke von mehr als $165 Milliarden.
- - Endverwendungszwecke. Deckung des voraussichtlichen Bedarfs in den verschiedenen Endanwendungen von Wasserstoff, einschließlich der Stahlerzeugung
und Verkehr, werden zusätzliche Investitionen in Höhe von $145 Mrd. erfordern, wobei die größte absolute Lücke bei der Mobilität besteht. Neue Industrieanwendungen wie die Stahlindustrie werden beträchtliche Investitionen erfordern - etwa $35 Milliarden für Ausgaben wie neue Anlagen. Allerdings ist die Stahlindustrie auch eines der am weitesten fortgeschrittenen Segmente bei den angekündigten Investitionen, denn hier ist etwa die Hälfte der erforderlichen Investitionen angekündigt.
In der gesamten Wasserstoffwirtschaft besteht eine Investitionslücke von rund $460 Mrd.
Wertschöpfungskette.
Wie Führungskräfte dazu beitragen können, das Potenzial von Wasserstoff in der Netto-Null-Wirtschaft zu maximieren
Damit Wasserstoff zu einem zentralen Akteur der Energiewende werden kann, ist ein Ausbau in den nächsten zehn Jahren entscheidend. Politische Entscheidungsträger und Wirtschaftsführer können Maßnahmen in drei Schlüsselbereichen in Betracht ziehen:
- - Nachfrage schaffen. Die Unternehmen könnten eine Rolle spielen, indem sie branchenweite Umstiegsverpflichtungen eingehen, während die Politik Anreize schaffen könnte - beispielsweise durch die Einführung direkter Fördermechanismen und die Vorgabe von Quoten oder Zielen.
- - Ausbau der Infrastruktur. Vorabinvestitionen sind erforderlich, um eine groß angelegte Infrastruktur für den Vertrieb zu entwickeln, wie z. B. Pipelines und Betankungsinfrastruktur.
- Skalierung der Produktion. Die Wasserstoffnachfrage wird nur dann den Massenmarkt erreichen, wenn eine kostengünstige Versorgung mit sauberem Wasserstoff möglich ist. Dies erfordert einen Ausbau der Elektrolysekapazitäten und der begleitenden Kapazitäten für erneuerbare Energien sowie den Ausbau der Infrastruktur für die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff. Je früher diese Investitionen in eine gigantische Produktion getätigt werden, desto eher wird Wasserstoff zu wettbewerbsfähigen Kosten verfügbar sein.
Damit Wasserstoff zu einem zentralen Akteur der Energiewende werden kann, ist ein Ausbau im nächsten Jahrzehnt entscheidend.
