Umstellung auf grünen Wasserstoff braucht Geopolitik-Check
Grüner Wasserstoff gilt als Schlüssel für energieintensive Industrien wie die Stahlindustrie. Eine neue Studie zeigt, warum Strategien geopolitische Risiken stärker berücksichtigen sollten.
Wenn die Industrie auf grünen Wasserstoff setzt, müssen die geopolitischen Risiken auf die Agenda.Thomas Gorny
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Summary:
Das Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit am GFZ verweist auf eine neue Studie in Nature Reviews Clean Technology. Sie analysiert, wie grüner Wasserstoff globale Wertschöpfungsketten, Industriestandorte und Investitionsentscheidungen beeinflussen kann. Im Fokus stehen drei Szenarien: Brennstoffumstellung, Standortverlagerung und ein hybrider Ansatz.
Warum grüner Wasserstoff geopolitisch gedacht werden muss
Viele Wasserstoffstrategien für energieintensive Industrien gehen nach Einschätzung von Forschenden von stabilen Handelsbeziehungen und verlässlichen Allianzen aus. Genau diese Annahmen werden angesichts wachsender Konflikte und Sanktionen zunehmend unsicher. Politik und Unternehmen sollten deshalb alternative Zukunftsszenarien stärker einbeziehen, wie das Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit (RIFS) am GFZ mitteilt.
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Der Hintergrund ist die Transformation energieintensiver Branchen. „Energieintensive Industrien wie Stahl und Chemie stehen unter Druck, ihren CO₂-Ausstoß drastisch zu reduzieren und setzen dabei zunehmend auf grünen Wasserstoff. Das wirft eine strategisch entscheidende Frage auf: Werden sich dabei auch globale Wertschöpfungsketten verschieben? Findet energieintensive Produktion künftig dort statt, wo erneuerbarer Wasserstoff günstig produziert werden kann — oder bleibt sie in heutigen Industriezentren, die Wasserstoff importieren?", erläutert Erstautorin Laima Eicke vom Forschungsinstitut für Nachhaltigkeit (RIFS) am GFZ.
Welche Faktoren die Wasserstoff-Wertschöpfung prägen
Die Forschenden untersuchten, wie zentrale Unsicherheiten zusammenwirken. Dazu zählen Transportinfrastruktur, Investitionsbedingungen und Industriepolitik. Entscheidend ist dabei, wie diese Faktoren unter verschiedenen geopolitischen Konstellationen wirken und welche Folgen sich daraus für Umwelt und globale Gerechtigkeit ergeben.
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Im Mittelpunkt der Analyse stehen drei mögliche Szenarien. Sie zeigen, dass grüner Wasserstoff nicht nur eine Energiefrage ist, sondern auch industrielle Standortentscheidungen, Infrastrukturinvestitionen und Wertschöpfungsketten beeinflussen kann.
Brennstoffumstellung: Wasserstoffimport in bestehende Industriezentren
Das Szenario der Brennstoffumstellung wird laut Mitteilung derzeit in Europa am intensivsten diskutiert. Es ist zudem in vielen nationalen Wasserstoffstrategien implizit angelegt. Dabei wird Wasserstoff in bestehende Industriezentren importiert, die ihre Prozesse darauf umstellen. Die globale Industriegeografie würde sich dadurch kaum verändern.
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Dieses Modell setzt jedoch voraus, dass umfangreiche Transportinfrastrukturen entstehen, Handelsbeziehungen stabil bleiben und produzierende Länder kein eigenes Interesse an weitergehender industrieller Wertschöpfung entwickeln. Genau darin sehen die Forschenden ein Risiko. Wer ausschließlich auf dieses Szenario setzt, riskiert Fehlinvestitionen in Infrastruktur, falls sich geopolitische oder industriepolitische Rahmenbedingungen anders entwickeln.
Was eine Standortverlagerung für die Industrie bedeutet
Im Szenario der Standortverlagerung siedeln sich energieintensive Industrien dort an, wo erneuerbare Energien günstig und reichlich verfügbar sind. Das betrifft häufig Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen. Transportwege, Kosten und Emissionen könnten sinken. Gleichzeitig entstünden für diese Länder Chancen auf industrielle Entwicklung.
Für etablierte Industrieregionen würde dieses Szenario dagegen neue Herausforderungen mit sich bringen. Eine wirtschaftliche Umstrukturierung müsste sozial gestaltet werden. Die Studie weist zudem darauf hin, dass viele Länder des Globalen Südens voraussichtlich weiterhin auf externe Partnerschaften und Unterstützung angewiesen wären, um die möglichen Entwicklungschancen tatsächlich nutzen zu können.
Das Hybrid-Szenario beschreibt einen Mittelweg. Grüner Wasserstoff wird dezentral produziert und vor Ort zu Zwischenprodukten wie Ammoniak oder direktreduziertem Eisen weiterverarbeitet. Diese Zwischenprodukte werden anschließend zu bestehenden Industriestandorten transportiert, wo daraus Endprodukte wie Stahl entstehen.
Laut Studie kann dieses Szenario einen großen Teil der Kostenvorteile einer vollständigen Verlagerung realisieren und zugleich Wertschöpfung auf mehr Regionen verteilen. Damit könnte es sowohl für produzierende als auch für importierende Länder attraktiv sein.
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Wasserstoff-Farben: Was sie bedeuten
Grüner Wasserstoff: Er entsteht durch Elektrolyse von Wasser. Der dafür benötigte Strom stammt ausschließlich aus erneuerbaren Energien wie Windkraft, Wasserkraft, Photovoltaik oder anderen erneuerbaren Ressourcen. Bei der Produktion entsteht kein Kohlendioxid.
Für die Herstellung lassen sich vier Elektrolyse-Technologien unterscheiden. Die alkalische Elektrolyse, kurz AEL, gilt als klassische und seit mehr als einem Jahrhundert eingesetzte Variante. Die Proton-Austausch-Membran-Elektrolyse, auch PEM genannt, ist ebenfalls kommerziell im Einsatz.
Daneben befinden sich die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse, kurz AEM, sowie die Hochtemperatur-Elektrolyse, HTE oder HTEL, noch weitgehend in der Entwicklung. Damit bleibt grüner Wasserstoff technologisch breit aufgestellt, ist derzeit aber noch teurer als konventionelle Herstellungsverfahren.
Grauer Wasserstoff: Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Meist wird Erdgas in einem Dampfreformer in Wasserstoff und CO2 umgewandelt. Das dabei entstehende Kohlendioxid gelangt über den Schornstein in die Atmosphäre und verstärkt den Treibhauseffekt. Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen nach Angaben der Vorlage rund 10 Tonnen CO2. Damit steht grauer Wasserstoff für die klassische, fossile H2-Erzeugung mit entsprechend hoher Klimabelastung. Eine Ausnahme ergibt sich, wenn das eingesetzte Methan aus Biogas stammt und der Dampfreformer mit erneuerbaren Energien betrieben wird.
Blauer Wasserstoff: Blauer Wasserstoff basiert auf grauem Wasserstoff. Der Unterschied liegt darin, dass das bei der Herstellung entstehende Kohlendioxid abgeschieden und gespeichert wird. Dieses Verfahren wird als CCS, also Carbon Capture and Storage, bezeichnet.
Türkiser Wasserstoff: Türkiser Wasserstoff wird durch die thermische Spaltung von Methan hergestellt. Dieses Verfahren heißt Methanpyrolyse. Da die Reaktion unter Ausschluss von Sauerstoff abläuft, entsteht kein Kohlendioxid, sondern fester Kohlenstoff. Damit die Herstellung tatsächlich CO2-neutral arbeitet, muss der Hochtemperaturreaktor mit erneuerbaren Energien beheizt werden. Zudem darf der entstehende Kohlenstoff nicht verbrannt werden. Er muss gelagert oder in Werkstoffen beziehungsweise in der Bauindustrie eingesetzt werden.
Roter Wasserstoff: Roter Wasserstoff wird wie grüner Wasserstoff per Elektrolyse von Wasser hergestellt. Der benötigte Strom stammt dabei jedoch nicht aus erneuerbaren Quellen, sondern aus Atomkraftwerken. Bei der eigentlichen Produktion entsteht zwar kein CO2. Die Einordnung bleibt jedoch umstritten, weil Uran ein endlicher Energieträger ist und Rückbau von Atomkraftwerken sowie Endlagerung von Atommüll ungelöste Herausforderungen darstellen. Manche Quellen ordnen Wasserstoff aus Atomstrom nicht der Farbe Rot, sondern Violett zu.
Warum Infrastrukturentscheidungen robuster werden müssen
Das Fazit der Autorinnen und Autoren ist klar: Wasserstoff- und Industriestrategien sollten alternative geopolitische Zukünfte ausdrücklich berücksichtigen. Stabile Allianzen und liberale Handelsbedingungen dürften nicht stillschweigend vorausgesetzt werden. Für importabhängige Volkswirtschaften bedeutet das, zu prüfen, welche Industrien strategisch gestützt werden sollen und welche Infrastrukturentscheidungen unter verschiedenen Szenarien tragfähig bleiben.
Für ressourcenreiche Länder des Globalen Südens rücken geeignete Rahmenbedingungen und regionale Kooperationen in den Fokus. Sie sollen Voraussetzungen schaffen, damit diese Länder von der Transformation durch grünen Wasserstoff tatsächlich profitieren können.
Warum ist grüner Wasserstoff geopolitisch relevant?
Grüner Wasserstoff kann Handelsbeziehungen, Industriestandorte, Infrastrukturinvestitionen und globale Wertschöpfungsketten beeinflussen.
Welche Risiken bestehen bei Strategien für grünen Wasserstoff?
Viele Strategien setzen stabile Handelsbeziehungen, verlässliche Allianzen und passende Transportinfrastruktur voraus.
Welche Szenarien für grünen Wasserstoff untersucht die Studie?
Die Studie analysiert Brennstoffumstellung, Standortverlagerung und ein Hybrid-Szenario.
Was bedeutet grüner Wasserstoff für energieintensive Industrien?
Branchen wie Stahl und Chemie können grünen Wasserstoff nutzen, um ihren CO₂-Ausstoß deutlich zu senken.
Warum kann grüner Wasserstoff Fehlinvestitionen auslösen?
Infrastruktur kann sich als ungeeignet erweisen, wenn geopolitische Entwicklungen oder industrielle Standortentscheidungen anders verlaufen als geplant.
