Was kostet Wasserstoff im Jahr 2035 – und zwar inklusive Transport und Speicherung? Diese Frage haben die Forschenden systematisch untersucht. Diese Infrastrukturkosten fallen für Kraftwerke deutlich stärker ins Gewicht als für industrielle Abnehmer. Hinter der Analyse steht das Fraunhofer IEG mit Partnern des Fraunhofer-Exzellenzclusters „Integrierte Energiesysteme“ CINES. Professor Martin Wietschel, leitender Autor der Studie, sieht die Unsicherheit bei den Transport- und Speicherkosten als ein wesentliches Investitionshemmnis.
Worstcase Wasserstoffkraftwerke: Infrastruktur kann die Kosten verdoppeln
Besonders teuer werden Netz- und Speicherkosten für Wasserstoffkraftwerke. Stromgeführte Wasserstoffturbinen laufen nur relativ wenige Stunden im Jahr – und zwar genau dann, wenn es an grünem Strom im Netz fehlt. Zu diesen Zeiten wird also kein grüner Wasserstoff erzeugt – sonst könnte man den Strom auch direkt nutzen und müsste nicht den Umweg über das Wasserstoffkraftwerk gehen.
Der Wasserstoffbedarf muss daher vollständig aus Speichern bedient werden. Und nicht nur das: Die Speicher füllen sich über lange Zeiträume, vor allem im Sommer, und leeren sich im Laufe weniger „Dunkelflauten“. Das heißt, die Zyklenzahl ist niedrig, die Speicherkosten pro Wasserstoffmenge sind daher hoch.
Auch die spezifischen Netzentgelte werden für die Wasserstoffkraftwerke hoch sein. Die Netzentgelte werden an den Ein- und Ausspeisepunkten fällig, also beim Erzeuger, bei der Ein- und Ausspeicherung sowie beim Verbraucher.
Das Hochlaufnetzentgelt ist als Leistungspreis angelegt, also als jährlicher Festpreis für die vorgehaltene Ein- oder Ausspeiseleistung. „Wird die gebuchte Ausspeiseleistung nur mit 500 Volllaststunden im Jahr beansprucht, steigen die spezifischen Transportkosten je Kilogramm ausgespeistem Wasserstoff“, erklärt Dr. Benjamin Pfluger vom Fraunhofer IEG, Co-Autor und Experte für Energieinfrastrukturen.
Laut den Fraunhofer-Kalkulationen müssen Kraftwerksbetreiber im Jahr 2035 mit Kosten von 8,77 bis 15,16 Euro je Kilogramm Wasserstoff rechnen (265–460 €/MWh). Rund die Hälfte davon entfällt auf die Infrastruktur.
Wasserstoffkraftwerke können nur in einem Kapazitätsmarkt bestehen
„Angesichts dieser hohen Kosten ist es schwer vorstellbar, dass sich solche Kraftwerke im Energy-Only-Markt wirtschaftlich betreiben lassen“, folgert Pfluger. Ein Energy-Only-Markt bedeutet, dass sie sich vollständig aus dem Verkauf des Stroms finanzieren. Eine Alternative hierzu ist der Kapazitätsmarkt, bei dem die Kraftwerksbetreiber auch Geld für das Bereithalten der Leistung erhalten. Nach einem solchen Modell rufen Kraftwerksbetreiber seit Jahrzehnten, denn konventionelle Gaskraftwerke haben dasselbe Problem. Pfluger ergänzt: „Denkbar sind Alternativen mit Vor-Ort-Elektrolyse oder erneuerbarem Methanol.“ Ob auch ein Vor-Ort-Speicher eine Option wäre, kommt in der Analyse nicht vor.
Industrie: Hohe Dauerabnahme senkt Infrastrukturkosten
Industrielle Abnehmer, die Wasserstoff als Energieträger oder chemischen Grundstoff nutzen, sind in Bezug auf die Infrastrukturkosten das Gegenteil der Wasserstoffkraftwerke. Für sie bleiben die Kosten daher deutlich geringer. Bei einer zeitlich konstanten Abnahme („Bandlast“) liegen sie laut dem Fraunhofer-Modell höchstens bei 16 Prozent der Gesamtkosten. Die Bezugskosten 2035 würden demnach 4,41 bis 8,43 Euro je Kilogramm Wasserstoff betragen.
Der Knackpunkt: Die Netzentgelte werden im Vergleich zu Kraftwerken über sehr viele Volllaststunden umgelegt. Das drückt die spezifischen Transportkosten. Auch die Speicherkosten fallen in diesem Szenario geringer aus, da der Speicher im Laufe des Jahres öfter be- und entladen wird. Zudem würde auch ein Teil des Wasserstoffs direkt verbraucht.
Theoretisch ließen sich die Speicherkosten sogar ganz vermeiden – nämlich dann, wenn Industriebetriebe den Wasserstoff direkt zu der Zeit nutzen könnten, wenn er erzeugt wird. Gelänge es zum Beispiel, eine Ammoniaksynthese flexibel zu betreiben und an die Wind- und Solarstromerzeugung anzupassen, käme man ohne Wasserstoffspeicher aus. Doch ob und in welchem Maße das technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist, wird in jedem Anwendungsfall einzeln zu betrachten sein.
Die Studie „Anwendungsspezifische Wasserstoffbezugskosten in Deutschland 2035“ ist kostenlos zum Download erhältlich. Die Fraunhofer-Institute bieten darüber hinaus spezifische Beratungsleistungen an, mit deren Hilfe sich Unternehmen besser auf mögliche Szenarien vorbereiten können.
