Aktuelles - Grüner Wasserstoff und OPEX

Juni 2024

Welche Rolle spielen die Betriebskosten (OPEX) bei der Produktion von grünem Wasserstoff?

 

Hoffnungsträger grüner Wasserstoff
Regierungen weltweit setzen ehrgeizige Klimaziele und verpflichten sich zur kontinuierlichen Reduktion von Treibhausgasemissionen. Grüner Wasserstoff gilt dabei als ein wichtiger Faktor und Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität Deutschlands bis 2045 und Dekarbonisierung energieintensiver Industriezweige. Laut einer Studie des EWI (2022) wird dafür für die nächsten Dekaden eine steigende Nachfrage nach grünem Wasserstoff und Wasserstofffolgeprodukten erwartet. So soll diese bereits im Jahr 2030 auf ca. 60 TWh und bis zum Jahr 2045 sogar auf ca. 460 TWh steigen. Die Industrie sucht nach nachhaltigen Alternativen zu fossilen Brennstoffen. Grüner Wasserstoff kann in der Stahlproduktion, der Chemieindustrie und anderen industriellen Prozessen fossile Brennstoffe ersetzen und somit zur Reduktion von CO₂-Emissionen beitragen.

Zentrale Herausforderungen bei der Herstellung von grünem Wasserstoff sind die Verfügbarkeit von technischen Lösungen und die anfallenden volks- und betriebswirtschaftlichen Kosten, um im ausreichenden Maß wettbewerbsfähigen Wasserstoff zur Verfügung zu stellen. Ein Beispiel stellt hierbei die Stahlindustrie dar. Bei der Transformation des energieintensiven Sektors soll grüner Wasserstoff eine entschiedene Rolle spielen. Um den Ausstoß klimaschädliche Gase zu reduzieren, wird im großen Maßstab grüner Strom aus erneuerbarer Energie für die Elektrolyse sowie eine Infrastruktur, die den Wasserstoff am Produktionsstandort bereitstellt, benötigt (Simic und Schönfeld, 2022).

Bei der Produktion von Wasserstoff spielen die variablen und fixen Betriebskosten (OPEX) - neben den benötigten Investitionen (CAPEX) - eine wichtige Rolle. Diese bestehen aus den Energiekosten für den Strom, der zur Elektrolyse benötigt wird, den Wasserkosten für die Beschaffung und Aufbereitung von reinem Wasser, sowie den Kosten für die Wartung und den Betrieb der Anlagen, einschließlich Personal und Verwaltung. Diese Kostenfaktoren beeinflussen maßgeblich die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion und machen einen bedeutenden Teil der Gesamtkosten aus (siehe Abbildung).

Produktionskosten für grünen Wasserstoff; Case 1 = Insellösung (ohne Anschuss an das öffentliche Stromnetz / CASE 2 = mit Anschluss (H2BW 2022: 36)

Subventionen als Anschub und die Bedeutung der technischen Auslegung der Anlagen
Laut H2BW wird im Jahr 2025 rund 58% der Gesamtkosten für die Wasserstoffproduktion auf variable Kosten für Strom und Wasser entfallen. Diese Kosten werden jedoch aufgrund fallender Strompreise in Zukunft sinken. Gleichzeitig führen technologische Fortschritte zu geringeren Investitionen, was die Kapital- und Fixkosten senkt. Dies alles trägt dazu bei, dass die Produktionskosten für Wasserstoff insgesamt deutlich fallen werden.

In der Hochlaufphase der Wasserstoffproduktion sind jedoch Förderungen und begrenzte OPEX-Subventionen notwendig, um die Kostennachteile von grünem Wasserstoff auszugleichen. Durch partielle Förderung der Kapitalkosten und temporären Ausgleich erhöhter Betriebskosten, unter anderem durch Contracts for Difference (CfD), können diese finanziellen Belastungen reduziert und für Unternehmen tragbar gestaltet werden. Das Energiewirtschaftliche Institut (EWI) sieht in OPEX-Subventionen eine wichtige Fördermöglichkeit. Zuschüsse zu den Betriebs- und Unterhaltskosten können beispielsweise durch Steuererleichterungen, Befreiungen von Netzentgelten, Zuschüsse zum Strompreis oder zur Produktion und Nutzung von Wasserstoff realisiert werden. Ernst & Young (EY) betont auf ihrer Homepage, dass die Förderung der Betriebskosten (OPEX) für die Industrie bei der Umstellung auf klimaneutrale Prozesse essenziell ist, da erhebliche Investitionen anfallen und eine Finanzierungslücke entsteht. Diese Lücke kann durch eine reine Investitionskostenförderung nicht geschlossen werden.

Neben staatlichen Förderungen und Subventionen ist auf privatwirtschaftlicher Seite die technische Auslegung der Systeme entscheidend. Eine effiziente Wasseraufbereitung kann durch eine erhöhte Ausbeute (85-90% anstatt der konservativen 75%) Wassereinsparungen von über 50.000 € pro Jahr für ein 50-MW-System erzielen. Deshalb ist es wichtig, bereits in der Basic Engineering-Phase mit geeigneten Lieferanten kundenspezifische Lösungen zu erarbeiten und Vergleichsrechnungen aufzustellen. So kann durch verfahrenstechnische Anpassungen eine Amortisationszeit von weniger als 3 Jahren erreicht werden.

Diese integrierte Herangehensweise aus technologischem Fortschritt und finanzieller Unterstützung ist entscheidend auf dem Weg zu einer nachhaltigen und kosteneffizienten Wasserstoffproduktion.

 

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Quellen
EWI (2022). H2- Förderkompass - Kriterien und Instrumente zur Förderung von Wasserstoffanwendungen für den Markthochlauf. Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln.
EY (2021). Wie Wasserstoff zum neuen Favoriten der Klimabewegung wird. https://www.ey.com/de_de/decarbonization/wie-wasserstoff-zum-neuen-favoriten-der-klimabewegung-wird (abgerufen am 15.05.2024).
H2BW (2022). Analyse der aktuellen Situation des H2-Bedarfs und -Erzeugungspotenzials in Baden-Württemberg. Hrsg. e-mobil BW GmbH – Landesagentur für neue  
Mobilitätslösungen und Automotive Baden-Württemberg.
Küster Simic, A. und Janek Schönfeldt, J. (2022). H2-Transformation der Stahlindustrie und des Energieanlagenbaus. Hans-Böckler-Stiftung. Working Paper Nr. 260.