Stuttgarts Weg zur grünen Zukunft: Der Green Hydrogen Hub

Wasserstoff ist ein natürliches chemisches Element, sein Elementsymbol im Periodensystem ist das H. Er kommt überall in der Natur vor, allerdings in gebundener Form. Wasser zum Beispiel besteht aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom. Für bestimmte Zwecke wie z.B: bei der Stahlherstellung oder der Ammoniakproduktion braucht man Wasserstoff in reiner Form. Dafür muss die Verbindung mit anderen chemischen Elementen aufgespalten werden. Dafür gibt es eine Vielzahl von Verfahren; allen gemein ist, dass Energie für die Ausspaltung eingesetzt werden muss. Der reine Wasserstoff lässt sich anschließend zum Beispiel als hochverdichtetes Gas oder in flüssiger Form speichern. Je nach Verfahren spricht man von blauem, grauem, grünem oder türkisfarbenem Wasserstoff. Grüner Wasserstoff wird zumeist durch Spaltung von Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff (Wasserelektrolyse) gewonnen. Dafür eingesetzt wird Strom, der aus erneuerbaren Energien wie Wind-, Solar- oder Wasserkraft erzeugt worden ist. Dadurch ist diese Wasserstoffherstellung CO2-frei, also grün. 

Grauer Wasserstoff wird durch Dampfreformierung hergestellt, für die fossile Brennstoffe wie Erdgas, Kohle oder Öl genutzt werden. Bei diesem Verfahren entsteht das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2), das an die Atmosphäre abgegeben wird. Als blauen Wasserstoff bezeichnet man grauen Wasserstoff, bei dessenHerstellung das entstehende CO2 abgeschieden und gespeichert wird. Diesen Vorgang bezeichnet man in der Fachsprache als CCS-Technologie. CCS steht für die englische Prozessbezeichnung Carbon Capture and Storage und bedeutet übersetzt CO2-Abscheidung und -Speicherung. Grüner Wasserstoff hingegen wird mit Strom hergestellt, der aus erneuerbaren Energien erzeugt worden und deshalb klimaneutral ist.

Ja, die Herstellung von grünem Wasserstoff aus erneuerbarer Energie ist klimaneutral. Lediglich bei der Anlagenherstellung und beim Transport können Emissionen entstehen. Damit der Wasserstoff einer Produktionsstätte als grün gehandelt werden darf, muss sowohl der bei der  Herstellung mittels Elektrolyse verwendete Strom wie auch der beispielsweise per Pipeline bezogene Wasserstoff international gültigen Zertifizierungsansprüchen genügen.

Grüner Wasserstoff ist vielseitig einsetzbar in allen drei Sektoren: Strom, Wärme und Mobilität. Dadurch entstehen positive Synergieeffekte und Kostenvorteile.

Anwendungsbeispiele für den Einsatz von grünem Wasserstoff:

• als Treibstoff für hocheffiziente Brennstoffzellenfahrzeuge. Diese punkten mit einer hohen Reichweite . Hohe Reichweiten braucht es für den Transport von Waren und Menschen über weite Strecken, also sind Brennstoffzellenantriebe für Busse, LKW, Schiffe gut geeignet.
• zur Speicherung von überschüssig produziertem grünem Strom. Dazu kommt es zwangsläufig, wenn man das Naturangebot an Sonnenlicht und Wind optimal ausnutzen will, denn die Natur orientiert sich nicht am Bedarf. Im Stromnetz aber müssen Bedarf und Angebot immer im Gleichgewicht sein, damit das System stabil funktioniert. Mit Hilfe der Umwandlung des überschüssigen Stroms in Wasserstoff kann die Energie gespeichert werden, bis sie wieder gebraucht wird – als Wasserstoff für industrielle Prozesse und als Treibstoff. Oder um wieder rück-verstromt zu werden.
• zum Transport großer Energiemengen mittels Pipeline mit sehr hoher Übertragungskapazität.
• als klimaneutraler Rohstoff für industrielle Prozesse.
• zur Wärme- und Stromerzeugung in Kraftwerken oder im Hausenergiebereich.

Wasserstoff wird seit über 100 Jahren in großen Mengen in verschiedenen Industriezweigen sicher hergestellt, transportiert und genutzt. Wie jedes Brenngas hat auch Wasserstoff spezifische Eigenschaften, die bei der Handhabung berücksichtigt werden müssen, wie zum Beispiel die Entflammbarkeit. Der korrekte Umgang mit Wasserstoff ist durch international gültige Sicherheitsvorschriften geregelt. Anerkannte Prüfeinrichtungen wie der TÜV überwachen diese und sorgen dafür, dass diese in allen Anwendungsbereichen eingehalten werden. Alle Anlagen zur Herstellung, zum Transport und zur Nutzung von Wasserstoff unterliegen strengen Genehmigungsverfahren sowie regelmäßigen Kontrollen. Auch Brennstoffzellenfahrzeuge, die Wasserstoff als Energieträger nutzen, durchlaufen ein Zulassungsverfahren, bevor sie auf die Straße gebracht werden. 

Grüner Wasserstoff ist heute zwar noch teurer als fossile Energieträger, punktet jedoch durch seine Umweltvorteile. Die Klimapolitik der Bundesregierung und verschiedenste regulative Anforderungen verlangen heute aus Gründen des Klimaschutzes den Einsatz erneuerbarer Energieträger wie Wasserstoff und belegen fossile Energien zunehmend mit Verboten und Abgaben wie der „CO2-Steuer“. Deshalb wird die Nutzung fossiler Energien zunehmend teurer. Gleichzeitig entstehen Märkte für grünen Wasserstoff, wodurch die Kosten von Wasserstofftechnologien wie Wasserelektrolyseuren sinken. Der Import von grünem Wasserstoff aus Regionen mit günstigen Produktionsbedingungen und der Transport per Wasserstoff-Pipeline werden die Bezugskosten nach heutigem Kenntnisstand sukzessive reduzieren. Damit wird grüner Wasserstoff mittelfristig auch wirtschaftlich wettbewerbsfähig mit fossilen Brennstoffen werden.

H2 GeNeSiS ist ein groß angelegtes Projekt, in dem die Grundlage für den Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft im Raum Stuttgart geschaffen wird. Konkret soll eine über 10 Kilometer lange Wasserstoffpipeline zwischen Stuttgart-Gaisburg und Esslingen gebaut werden, welche Hersteller und Nutzer von Wasserstoff verbindet und als Marktplatz für den Handel von Wasserstoff dient. Die Pipeline soll unterirdisch entlang des Neckars und damit besonders sicher verlegt werden. Zudem soll im Hafen Stuttgart eine Elektrolyseanlage mittels Grünstrom klimaneutralen Wasserstoff herstellen, der in die Pipeline eingespeist wird. Der Flächenbedarf der Anlage ist gering; die Produktion geschieht im industriellen Umfeld der Hafenanlage. 

Die Stadtwerke Stuttgart bauen und betreiben den Green Hydrogen Hub (GH2S) im Stuttgarter Hafen. Hier soll mit einer Elektrolyseleistung von bis zu 10 MW mehr als 1.000 t Grüner Wasserstoff jährlich erzeugt werden. Ausgehende vom GH2S kann der Grüne Wasserstoff per Pipeline im Neckartal oder per Trailer in die ganze Region trasnportiert werden.  Die Wasserstoffpipeline wird zusammen mit den „Stadtwerken Esslingen“ gebaut. Das „Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)“ unterstützt den Betrieb der Elektrolyse durch die Bereitstellung eines Forschungselektrolyseurs „Made-in-BW“. Die „Wirtschaftsförderung Region Stuttgart“ koordiniert das Gesamtprojekt und das „Steinbeis-Innovationszentrum Energieeffiziente und emissionsfreie Technologien“ kümmert sich um Fragen der Akzeptanz. Gefördert wird H2 GeNeSiS von der „Europäischen Union“ und dem „Land Baden-Württemberg“ mit elf Millionen Euro. 

Zu den schon heute konkret für H2 GeNeSiS geplanten Elektrolyseanlagen werden zukünftig weitere Elektrolyseure kommen. Der lokal produzierte grüne Wasserstoff soll in die Pipeline eingespeist werden. Da regional nur begrenzte Mengen erneuerbarer Energien zur Verfügung stehen, wird künftig der zusätzliche Import von zertifiziertem, grünem Wasserstoff erforderlich sein. Dieser soll aus Regionen mit günstigen Herstellungsbedingungen erfolgen; die Bundes- und Landesregierung unterstützen dies. Der Wasserstoff soll dann für den Betrieb von Brennstoffzellenbussen, im Schwerlastverkehr sowie für die Erzeugung von Strom und Wärme und industrielle Prozesse genutzt werden. Zahlreiche Unternehmen in der Region Stuttgart sind am Bezug von Wasserstoff interessiert. Eine wesentliche Rolle spielen dabei die anspruchsvollen Klimaschutzziele, die alle Sektoren und Unternehmen dazu verplichten, Treibhausgase drastisch zu reduzieren. Unter diesen Vorzeichen gilt grüner Wasserstoff als wichtiger Erfolgsfaktor für den Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der Automobilregion Stuttgart.

Derzeit befindet sich H2 GeNeSiS noch in der Planungsphase, das bedeutet, dass noch keine verbindlichen Entscheidungen zur Projektumsetzung getroffen worden sind. Ist das Projekt soweit konkretisiert, dass ein Genehmigungsantrag gestellt werden kann, wird die Öffentlichkeit breit beteiligt. Sie hat dann auch Einsicht in die konkreten Planungen und alle Gutachten. Vorgesehen sind z.B. Informationsveranstaltungen und Anwohnerversammlungen, sowie Dialoge mit Kommunen und Verbänden. Bei einem Genehmigungsverfahren nach dem BImSchG werden zum Beispiel auch sämtliche Auswirkungen einer Anlage auf die im BImSchG genannten Schutzgüter berücksichtigt und gewürdigt. Das heißt, der Schutz von Mensch und Umwelt muss umfassend sichergestellt werden. Erst wenn das gewährleistet ist, wird die Genehmigung für den Bau erteilt.