Zertifizierung von Wasserstoff

Die Zertifizierung von Wasserstoff ist ein wichtiges Thema für den Markthochlauf für Wasserstoff, das derzeit viele Fragen aufwirft. Aufgrund regulatorischer Anforderungen und der Nachfrage nach erneuerbarem und CO₂-armem Wasserstoff gewinnt die Zertifizierung an Bedeutung. Dafür müssen jedoch vertrauenswürdige Zertifizierungssysteme geschaffen werden. Im Folgenden werden der Aufbau eines Zertifizierungssystems und mögliche Handelsmodelle anhand von Beispielen aus der Wasserstoffwirtschaft erklärt. Zudem werden aktuelle regulatorische Entwicklungen aus der Umsetzung der Erneuerbaren Energien Richtlinie (RED III) in Deutschland erläutert und in einen internationalen Kontext gestellt[1].

Warum braucht es eine Zertifizierung von Wasserstoff?

Wasserstoff und dessen Derivate sind zentrale Bestandteile eines dekarbonisierten Energiesystems. Dabei wird insbesondere Wasserstoff mit einem möglichst niedrigen CO₂-Fußabdruck benötigt. Dazu zählen beispielsweise grüner Wasserstoff aus Elektrolyse, betrieben mit Strom aus erneuerbaren Energien oder blauer Wasserstoff aus der Dampfreformierung von Erdgas, bei dem das entstehende CO₂ abgeschieden und gespeichert wird. Wenn Wasserstoff produziert und gehandelt wird, lässt sich jedoch am Produkt selbst nicht erkennen, wie es hergestellt wurde und welche Klimawirkung damit verbunden ist.

Zertifizierung dient ganz allgemein der Einhaltung bestimmter Kriterien bei der Herstellung von Produkten. Dafür benötigt es ein funktionierendes Zertifizierungssystem. Im Kontext von Wasserstoff gibt es aktuelle diverse Entwicklungen, die die Etablierung von Zertifizierungssystemen erfordern. Einerseits werden in vielen Ländern derzeit regulatorische Rahmenbedingungen für erneuerbaren und CO₂-armen Wasserstoff geschaffen, die oft mit spezifischen Anforderungen zur Förderung einhergehen [2]. Somit ist es notwendig, dass Wasserstoffhersteller die Einhaltung der regulatorischen Kriterien nachweisen können, um einerseits Zugang zu Märkten zu erhalten und andererseits von Förderung profitieren zu können.

Neben diesen Aspekten werden aber auch von Kunden nachhaltig zertifizierte Produkte nachgefragt. Aufgrund der aktuellen Entwicklungen im Bereich der Nachhaltigkeitsberichterstattung und Sustainable Finance steigen die Anforderungen an Unternehmen zu Nachhaltigkeitsaspekten von Produkten und deren Nachweisbarkeit. Diese Aspekte beziehen sich auf die gesamte Lieferkette. Somit erstreckt sich der Bedarf, Wasserstoff aus erneuerbarer und CO₂-armer Produktion als solchen nachweisbar zu machen, nicht nur auf die nationale, sondern auch auf die internationale Ebene. Funktionierende, an andere Systeme anknüpfungsfähige Zertifizierungssysteme können so einen Nachweis liefern.

Wie funktioniert ein Zertifizierungssystem?

Ein Zertifizierungssystem bestimmt die Regeln und Prozesse, nach denen Zertifikate ausgestellt werden. Dabei ist das Ziel, die Vertrauenswürdigkeit und Verlässlichkeit der durch ein Zertifikat bestätigten Eigenschaften zu gewährleisten.

Grundsätzlich wird zwischen zwei Arten von Zertifizierungen unterschieden. Einerseits gibt es Zertifizierungen, die sich aus regulatorischen Vorgaben ergeben. Hierbei definiert der Rechtsrahmen die Anforderungen. Zusätzlich gibt es freiwillige Zertifizierungen. Diese werden meist durch eine private Organisation betrieben und vergeben und haben somit keinen rechtlich bindenden Einfluss. Diese setzen sich selbst die zu erfüllenden Kriterien und dienen dazu, Kund:innen vertrauenswürdige Informationen über Eigenschaften des Produkts bereitzustellen. Ein Beispiel im Endkundensegment sind die Vielzahl an Bio-Siegeln für Lebensmittel, die unterschiedliche Produktionsbedingungen garantieren.

Je nach Zielsetzung und Rahmenbedingungen können sich der Aufbau und die beteiligten Akteure eines Zertifizierungssystems unterscheiden. Abbildung 1 stellt schematisch ein Zertifizierungssystem mit möglichen Rollen dar. Der Bedarf nach einer Zertifizierung entsteht durch Erzeuger und Nutzende, die die Einhaltung bestimmter Anforderungen, entweder aufgrund von regulatorischen Vorgaben oder auf freiwilliger Basis, vertrauenswürdig nachgewiesen haben möchten. Daher benötigt es zunächst einmal eine Organisation, die das Zertifizierungssystem entwirft und betreibt. Ob ein Hersteller die festgelegten Anforderungen erfüllt, prüft eine unabhängige Prüforganisation. Diese gibt den Prüfbericht weiter an die Organisation, welche die Zertifikate letztendlich ausstellt. Der Zertifikatshandel funktioniert über eine Form von Register, welches mithilfe eines IT-Systems die Infrastruktur für die Zertifizierung liefert.

Die Rolle des Betreibers eines Zertifizierungssystems umfasst die Verantwortung für den Aufbau, Design und Betrieb des Zertifizierungssystems. Im Kontext freiwilliger Zertifizierung lässt sich beispielsweise CertifHy als Akteur nennen, der für das eigene Zertifizierungssystem auch gleichzeitig die Rolle der Zertifikatsausstellenden Organisation übernimmt und damit ein elektronisches Register betreibt. Für ein regulatorisches Zertifizierungssystem kann beispielsweise das Umweltbundsamt (UBA) diese Rolle übernehmen.

Um die Vertrauenswürdigkeit der Zertifizierung sicherzustellen, bedarf es Akteuren, die die Rolle einer unabhängigen Prüforganisation übernehmen. Diese unabhängigen Dritten führen die Prüfung der gestellten Anforderungen an die Wasserstoffproduktion, meist in Form von Audits, durch und dokumentieren diese. In einem Prüfbericht wird die Prüfung und Konformität mit den gesetzten Kriterien bescheinigt. Um sicherzustellen, dass die Prüforganisation für die Prüfung geeignet und berechtigt ist, kann es einer Akkreditierung bedürfen, die beispielsweise durch den Betreiber des Zertifizierungssystems durchgeführt werden kann. Diese Rolle kann je nach Aufbau des Zertifizierungssystems auch von demselben Akteur übernommen werden, der die Zertifikate ausstellt. Etablierte Prüforganisationen sind hier beispielsweise die deutschen TÜVe oder Bureau Veritas, welche beispielsweise als Prüforganisation für CertifHy Zertifikate gelistet sind.

Nach erfolgreicher Prüfung bedarf es einer Organisation, welche die Zertifikate ausstellt und in Umlauf bringt. Um den Handel von zertifiziertem Wasserstoff oder Zertifikaten (je nach Handelsmodell) zu ermöglichen, benötigt es ein Register. In diesem elektronischen Register werden Zertifikate erstellt und nach Nutzung entwertet. Besonders hier gibt es aufgrund von Digitalisierung neue Lösungen mit Anwendungsmöglichkeit im Bereich Wasserstoff, wie beispielsweise von CertifHy, Point Twelve oder Systeme wie CertaLink und Green token.

Registrierte Erzeuger sind im Fall von Wasserstoffzertifikaten die Produzenten von Wasserstoff. Bei grünem Wasserstoff sind das Betreiber von Elektrolyseuren. Beispiele hierfür finden sich unter anderem in den Reallaboren der Energiewende. Für deren Wasserstoffproduktion werden entsprechen Zertifikate erstellt. Der Kauf von Zertifikaten erfolgt durch Nutzende erneuerbaren und CO₂-armen Wasserstoffs. Das können die direkten Wasserstoff-Anwender, wie beispielsweise Industrieunternehmen sein, oder Akteure, die Wasserstoff in Umlauf bringen. Darunter fallen beispielsweise Energieversorger oder zukünftig Betreiber von Wasserstoffnetzen oder -tankstellen. Je nach Handelsmodell sind die Zertifikate direkt an die verkaufte Menge Wasserstoff gebunden oder werden unabhängig gehandelt, was im Folgenden genauer erläutert wird.

Welche Handelsmodelle gibt es für Wasserstoff-Zertifikate?

Für den Handel mit zertifiziertem grünem Wasserstoff gibt es zwei unterschiedliche Handelsmodelle. Im Folgenden werden das “Book & Claim“-Modell und die Massenbilanzierung erläutert, welche in Abbildung 2 zusammengefasst sind.

Einerseits besteht die Möglichkeit, dass Zertifikate für CO₂-armen oder erneuerbarem Wasserstoff völlig unabhängig vom Wasserstoff als physischer Ware gehandelt werden können. In diesem Fall spricht man von einem reinen Zertifikatshandel (Book & Claim). Ein solches Handelsmodell ist zum Beispiel bei Strom in Form von Herkunftsnachweisen umgesetzt. Im Fall von erneuerbarem Wasserstoff kann das wie folgt funktionieren: Elektrolyseurbetreiber, die Wasserstoff nach definierten Kriterien herstellen, erhalten dafür nach erfolgreicher Prüfung ein Zertifikat. Dieses Zertifikat können sie dann an jemanden verkaufen, der mit Wasserstoff handelt und diesen als grün verkaufen möchte. Gegenüber dem Letztverbraucher des Wasserstoffes dient das Zertifikat dann als Nachweis für die festgelegten Eigenschaften des Wasserstoffes.

Der Handel mit dem physischen Wasserstoff läuft unter diesem Handelsmodell getrennt vom Zertifikatshandel ab. In diesem Fall ist es also möglich, dass ein Händler Zertifikate von Wasserstofferzeugern kauft, die geografisch so weit entfernt liegen, dass ein Transport des Wasserstoffes zum Verbrauchsort zu aufwändig wäre. Mithilfe der Zertifikaten kann jedoch Wasserstoff aus fossilen Quellen, der näher am Verbraucher produziert wurde, als nachhaltig zertifiziert werden. Hierbei kann es zu Problemen der Doppelvermarktung der grünen Eigenschaft kommen, wenn der physische Wasserstoff weiterhin als „grün“ verkauft wird, wie es bereits bei Herkunftsnachweisen für Strom vorgekommen ist.

Dieses Problem tritt bei der Massenbilanzierung nicht auf, da die Zertifikate nur gemeinsam mit Wasserstoff als physischer Ware gehandelt werden kann. Somit können erneuerbarer Wasserstoff und Zertifikate nur gemeinsam den Eigentümer wechseln. Es ist zwar möglich, dass während des Transports Wasserstoff mit verschiedenen Herkunfts- und Nachhaltigkeitsmerkmalen gemischt wird. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn grüner und grauer Wasserstoff über dieselbe Pipeline geleitet oder im selben Behälter transportiert werden. Allerdings darf beim Verkauf durch den Händler nur so viel Wasserstoff als erneuerbar verkauft werden, wie von der erneuerbaren Erzeugungsanlage produziert wurde. Es wird also die Möglichkeit ausgeschlossen, dass Wasserstoff als erneuerbar gekennzeichnet wird, obwohl gar keine (wirtschaftliche) Transportroute zu einer Erzeugungsanlage von grünem Wasserstoff existiert.

Das entstehende Herkunftsnachweisregister für Wasserstoff in Deutschland

Um den rechtlichen Verpflichtungen nachzukommen, die sich aus der zweiten Erneuerbare Energien-Richtlinie (EU) 2018/2001 („RED II“) [5] ergeben, hat die Bundesregierung Referentenentwürfe für eine Verordnung über Herkunftsnachweise für gasförmige Energieträger, Wärme und Kälte (HkNRV) [6] sowie für eine Verordnung zur Neufassung der 37. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (37. BImSchV) [7] vorgelegt. In diesen Referentenentwürfen wird das Umweltbundesamt (UBA) als zuständige Behörde mit der Umsetzung dieser Verordnungen und mit dem Aufbau von elektronischen Datenbanken beauftragt, in denen unter anderem Zertifikate für Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen registriert werden.

Somit übernimmt das UBA hier die Rolle des Betreibers des Zertifizierungssystems, wobei der Aufbau und die weiteren Rollen des HkNRV noch festgelegt werden müssen. Die FfE ist als vom UBA beauftragter Projektpartner am Projekt Grundlagen für Herkunftsnachweis (HKN)-Systeme für erneuerbare Gase sowie erneuerbare Wärme und Kälte und unvermeidbare Abwärme beteiligt. Ziel dieses Projektes ist es, Grundlagen für die praktische Umsetzung von Herkunftsnachweissystemen für Gase sowie Wärme und Kälte bereitzustellen.

Wie sieht es mit Wasserstoffzertifizierung auf internationaler Ebene aus?

In vielen Märkten wird derzeit an einer Regulatorik für Wasserstoff gearbeitet. Dies sind zum Beispiel die nationalen Umsetzungen der Erneuerbaren Energien Richtlinie (RED III) der EU und in den USA der „Inflation Reduction Act“ (IRA). Gleichzeitig existieren bereits seit längerem freiwillige Zertifizierungen im Bereich Wasserstoff, beispielsweise vom TÜV SÜD oder CertifHy. Die in den Zertifizierungen bestätigten Eigenschaften können sich teils stark voneinander unterscheiden. Unterschiede können beispielsweise für die Anforderungen an den Herstellungspfad, die verwendeten Rohstoffe und Energieträger oder Arbeitsbedingungen gestellt werden. Der CO₂-Fußabdruck von Wasserstoff ist ein weitverbreitetes Kriterium, sowohl in regulatorischen, als auch freiwilligen Zertifizierungen. Hierbei variieren je nach Zertifizierung jedoch sowohl die angewandten Grenzwerte als auch die Methodik zur Berechnung des CO₂-Fußabdrucks. Diese kann jedoch einen großen Einfluss auf den CO₂-Fußabdruck von Wasserstoff haben, wie wir bereits in diesem Beitrag zeigen.

Für Wasserstoff in der EU waren bisher die regulatorischen Anforderung der RED II an erneuerbaren Wasserstoff maßgeblich. Diese wurden vor Kurzem für die RED III übernommen und umfassen sowohl Kriterien für den Strombezug als auch den CO₂-Fußabdruck [5]. Der in den USA geltende IRA knüpft die Bedingungen für die Förderung von Wasserstoff an den CO₂-Fußabdruck [8]. Allerdings ist hier nach wie vor offen, wie der CO₂-Fußabdruck berechnet wird und ob oder welche Kriterien für den Strombezug bei Elektrolyse damit einhergehen. Je nachdem, wie diese politischen Entscheidungen ausfallen, wird die Förderung von Wasserstoff in den USA leichter oder schwieriger zugänglich.

Fehlende Standardisierung ist auch hier eine Herausforderung für den Wasserstoffhochlauf, wobei jedoch bereits an internationalen Standards zu Wasserstoff gearbeitet wird. Die von der International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy (IPHE) entwickelte Methodik zur Emissionsbilanzierung von Wasserstoff soll als Grundlage für Standards zur Bestimmung des CO₂-Fußabdrucks von Wasserstoff dienen [8]. Einen Überblick zur Emissionsbilanzierung und Grenzwerte zum CO₂-Fußabdruck von Wasserstoff in ausgewählten Gesetzen und Zertifizierungen gibt dieser Artikel. Die IEA bietet zudem eine umfassenden Auflistung bestehender und geplanter Zertifizierungssysteme für Wasserstoff, Ammoniak und andere wasserstoffbasierte Kraftstoffe [9]. Auf internationaler Ebene gibt es derzeit kein anerkanntes Zertifizierungssystem für nachhaltigen Wasserstoff, auch wenn der „GH2 Green Hydrogen Standard“ die Etablierung eines internationalen Nachhaltigkeitszertifikats für grünen Wasserstoff anstrebt [10].

Die Zertifizierung auf internationaler Ebene ist jedoch besonders für den Handel von Wasserstoff zwischen Volkswirtschaften relevant. Dies ist allerdings weder einfach, noch schnell realisierbar, was bereits die unterschiedlichen gesetzlichen Vorschriften für Wasserstoff zeigen. Es ist fragwürdig, ob und wie zeitnah ein global anerkanntes Zertifizierungssystem für nachhaltigen Wasserstoff entwickelt wird.  Für einen erleichterten Handel von Wasserstoff ist es erstrebenswert, dass Zertifizierungssysteme in unterschiedlichen Märkten anknüpfungsfähig gestaltet werden und die beteiligten Länder eine gegenseitige Anerkennung der Zertifizierungen vorantreiben.

Weitere Informationen

• Beitragsreihe Wasserstoff: Wie wird Wasserstoff transportiert? – FfE
• Hürden für Geschäftsmodelle und Nachhaltigkeitskriterien für Wasserstoff im Markthochlauf – die FfE auf dem Wasserstoff-Dialog – FfE
• Emissionsbilanzierung: Wann zählt Wasserstoff als „grün“? – FfE
• Beitragsreihe Wasserstoff Deep Dives: Emissionsbilanzierung von Wasserstoff – FfE

Literatur

[1] European Parliament, Council of the European Union (2023): DIRECTIVE (EU) 2023/2413 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 18 October 2023 amending Directive (EU) 2018/2001, Regulation (EU) 2018/1999 and Directive 98/70/EC as regards the promotion of energy from renewable sources, and repealing Council Directive (EU) 2015/652. Ausgefertigt am 2023-10-18 ; Brussels: European Union, 2023

[2] IEA (2023): Global Hydrogen Review 2023, https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023 (abgerufen am 10.11.2023)

[3] Hydrogen Council (2023): Hydrogen Certification 101, https://hydrogencouncil.com/en/hydrogen-certification-101/ (abgerufen am 10.11.2023)

[4] Forum Nachhaltiges Palmöl (2023): Handelsoptionen von Palmöl, https://www.forumpalmoel.org/zertifizierung/handelsmodelle (abgerufen am 10.11.2023)

[5] The European Parliament and the Council (2020): Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources (Text with EEA relevance.) (RED). Ausgefertigt am 11-12-20; Brussels, Belgium: The European Parliament and the Council, 11.

[6] BMWK (2022): Entwurf einer Verordnung über Herkunftsnachweisregister für gasförmige Energieträger, Wärme und Kälte (Gas- und Wärme Herkunftsnachweisregisterverordnung – Gas/Wärme-HkNRV). Ausgefertigt am 2023-09-22; Berlin

[7] Verordnung zur Neufassung der siebenunddreißigsten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (2023): Referentenentwurf der Bundesregierung zur Verordnung zur Neufassung der siebenunddreißigsten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, https://www.bmuv.de/gesetz/referentenentwurf-der-bundesregierung-zur-verordnung-zur-neufassung-der-siebenunddreissigsten-verordnung-zur-durchfuehrung-des-bundes-immissionsschutzgesetzes (abgerufen am 10.11.2023)

[8] 11th Congress (2021-2022): H.R.5376 – Inflation Reduction Act of 2022, https://www.congress.gov/bill/117th-congress/house-bill/5376/text (abgerufen am 10.11.2023)

[9] IEA (2023): Towards hydrogen definitions based on their emissions intensity, https://www.iea.org/reports/towards-hydrogen-definitions-based-on-their-emissions-intensity (abgerufen am 10.11.2023)

[10] Green Hydrogen Organisation (2023): Green Hydrogen Standard – The Global Standard for Green Hydrogen and Green Hydrogen Derivatives including Green Ammonia, https://gh2.org/sites/default/files/2023-01/GH2_Standard_A5_JAN%202023_1.pdf (abgerufen am 10.11.2023)