Gestehungskostenmodell für blauen Wasserstoff: Techno-ökonomische Standortvergleiche
Der Hochlauf einer klimaneutralen Wasserstoffwirtschaft ist eine zentrale Voraussetzung für die Dekarbonisierung energieintensiver Branchen wie der Chemieindustrie oder Stahlproduktion. Während grüner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom langfristig das Zielbild darstellt, rücken kurzfristig kostengünstigere Übergangslösungen zunehmend in den Fokus. Eine davon ist blauer Wasserstoff, der aus Erdgas unter Einsatz von CO₂‑Abscheidung und ‑Speicherung (CCS) hergestellt wird.
Modellstruktur
Ähnlich wie bei grünem Wasserstoff (siehe FfE Studie) existiert in der bestehenden Literatur auch für blauen Wasserstoff eine erhebliche Spannbreite an Kostenschätzungen. Mit Hilfe eines Modells liefert die FfE eine einheitliche konsistente Basis für Analysen zu blauem Wasserstoff.
Das Produktionsmodell für blauen Wasserstoff knüpft an die Wasserstoff Modellkette HyPTraDe an. Damit können regionale Unterschiede bei Erdgaspreisen, Finanzierungskosten und CO₂‑Infrastruktur abgebildet werden. Die räumliche Auflösung in Europa entspricht der NUTS-3-Ebene, wobei für jedes Gebiet ein PyPSA-Netzwerk (Python for Power System Analysis) optimiert wird. Dabei wird die gesamte Wertschöpfungskette von blauem Wasserstoff abgebildet: von der Erdgasbereitstellung über die Wasserstofferzeugung mittels Dampfreformierung (Steam Methane Reforming, SMR) oder autothermer Reformierung (Autothermal Reforming, ATR) inklusive CO₂‑Abscheidung bis hin zum Transport und zur geologischen Speicherung des CO₂ in Öl- und Gasfeldern.
Europäische Ergebnisse: Starke räumliche Unterschiede
Die europäische Modellierung zeigt, dass die Wasserstoffgestehungskosten (Levelized Cost of Hydrogen, LCOH) und Kostenbestandteile für blauen Wasserstoff innerhalb Europas stark variieren. Zentrale Kostentreiber sind:
- Erdgaspreise und nationale Finanzierungsbedingungen
- CO₂‑Abscheideraten der eingesetzten Technologien
- Entfernung zu geeigneten CO₂‑Speicherstätten und Transportaufwand
Besonders die Küstenregionen um die Nordsee und Adria profitieren von niedrigen Kosten, da sie einen direkten oder kurzen Zugang zu Offshore‑Speichern (z. B. in der Nordsee) aufweisen. Werden auch Onshore-Speicherstätten von CO₂ betrachtet, ergeben sich insbesondere in Osteuropa signifikante Kostenvorteile, wenngleich regulatorische Hürden existieren.
Mit der einheitlichen Modelllandschaft für verschiedene Produktionspfade für blauen Wasserstoff können aussagekräftige Vergleiche über Produktionstechnologien getroffen werden. Das Retrofitting von bestehenden SMR-Anlagen (SMR-grey) mit CO2-Abscheidung (CC-retro) führt zu ähnlichen Wasserstoff-Gestehungskosten wie der Neubau großskaliger ATR mit integrierter CO2-Abscheidung (ATR+CC). Blauer Wasserstoff ist ökonomisch stellenweise bereits kompetitiv mit grauem Wasserstoff unter der Annahme von CO2-Emissionsbepreisung, während grüner Wasserstoff aktuell signifikant höhere Kosten verursacht.
Globale Analyse
Neben der EU wurde die Produktion von blauem Wasserstoff auch auf globaler Ebene modelliert. Die globale Analyse auf Länderebene zeigt qualitativ die gleichen Kostenstrukturen. So kann blauer Wasserstoff in Regionen mit günstigen Erdgaspreisen – etwa in Nordamerika, im Nahen Osten oder Algerien – vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden und so kosteneffizient zum Wasserstoffhochlauf beitragen, während grüner Wasserstoff kurz- bis mittelfristig in jedem Land teurer sein wird. Obwohl deutliche Kostenunterschiede zwischen den betrachteten Ländern existieren, weist der interkontinentale Transport und Handel von blauem Wasserstoff ökonomisch Nachteile gegenüber der heimischen Produktion in Deutschland auf.
Fazit
Im direkten Vergleich mit grünem Wasserstoff zeigt sich, dass blauer Wasserstoff kurz‑ bis mittelfristig in allen Regionen Kostenvorteile aufweist. Entscheidend sind dabei allerdings hohe CO₂‑Abscheideraten, eine verlässliche CO₂‑Transport- und Speicherinfrastruktur sowie konstante Gaspreise auf niedrigem Niveau. Zusätzlich müssen Regulatorik und Emissionsgrenzwerte für den Wasserstoff und Endprodukte beachtet werden. Das Modell unterstützt die Bewertung geeigneter Standorte und Technologiepfade für die Wasserstoffversorgung. Für Politik und Industrie kann die Modellierung von blauem Wasserstoff wichtige Hinweise liefern, wo und in welchem Umfang blauer Wasserstoff ökonomisch sinnvoll in eine Wasserstoffstrategie integriert werden kann.
