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DIW-Studie untersucht Faktoren für Elektrolyse, bei der aus Wasser und Strom Wasserstoff entsteht – Wasserbedarf kann in der Regel gestillt werden – Zügiger Ausbau des Wasserstoffkernnetzes ermöglicht wasser- und stromsystemdienliche Elektrolysestandorte.

Trotz steigendem Wasserbedarf durch den Ausbau der grünen Wasserstoffproduktion droht in Deutschland kein flächendeckender Wassermangel. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin). Modellergebnisse für das Jahr 2030 zeigen: Der Wasserbedarf der Elektrolyse fällt in Deutschland gemessen am gesamten Wasserverbrauch in fast allen Szenarien und Bundesländern gering aus und stellt kein Hindernis für den geplanten Hochlauf dar. Allerdings kann regionaler Wasserstress die Standortwahl für Elektrolyseanlagen beeinflussen. Die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien und der Ausbau des Wasserstoffpipelinenetzes sind aber entscheidendere Faktoren.

Grafik: DIW Berlin ©

»Wasserstoff aus heimischer Elektrolyse wird ein zentraler Baustein der Energiewende sein«, sagt Dana Kirchem, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Abteilung Energie, Verkehr, Umwelt im DIW Berlin. Sie hat die Studie gemeinsam mit Astrid Cullmann, Franziska Holz und Leonard Bösch erstellt. »Unseren Berechnungen zufolge sind die für die Elektrolyse nötigen Wassermengen deutschlandweit verfügbar – auch bei der geplanten Steigerung der deutschen Wasserstoffproduktion«, so Astrid Cullmann.

Wasserstoffnutzung soll bis 2030 massiv zunehmen

Aktuell entspricht der Wasserstoffbedarf hierzulande insgesamt etwa 46 Terawattstunden. Der Großteil davon ist sogenannter grauer Wasserstoff, für dessen Produktion Erdgas verwendet wird. Die Wasserstoffmenge soll sich in Deutschland bis 2030 insgesamt mindestens verdoppeln – bei einer deutlichen Ausweitung der grünen Wasserstoffproduktion. Ein wichtiger Faktor dabei ist der geplante Ausbau des Wasserstoffkernnetzes, der noch von der Ampel-Bundesregierung angestoßen wurde und künftig fast alle Bundesländer mit Wasserstoff versorgen würde.

Käme das Netz zustande, könnte der grüne Wasserstoff in erster Linie dort, wo der benötigte Strom aus erneuerbaren Energien und das benötigte Wasser in ausreichender Menge verfügbar sind, produziert werden. Das träfe vor allem auf Bundesländer im Norden Deutschlands zu. Sollte das Netz nicht wie geplant entstehen, wären dezentrale Produktionsstandorte in der Nähe der Verbraucher, vor allem in der Industrie, nötig. Selbst dann würde der Frischwasserbedarf für die Elektrolyse aber in den meisten Fällen weniger als 0,5 Prozent der heutigen Wasserentnahme in den Bundesländern ausmachen.

Ausbau des Wasserstoffpipelinenetzes sollte schnell vorangetrieben werden

Die Wasserkosten beeinflussen die Standortwahl der DIW-Studie zufolge kaum – sie machen im Schnitt nur etwa 0,6 Prozent der Elektrolysekosten aus, sofern das Wasserstoffpipelinenetz wie geplant zustande kommt. Dem messen die Studienautoren große Bedeutung bei. »Der Ausbau des Wasserstoffkernnetzes sollte zügig vorangetrieben werden, damit sich Elektrolysestandorte vor allem in nicht wassergestressten Regionen ansiedeln können«, empfiehlt Franziska Holz. Wichtig sei, Risiken durch Wasserstress künftig stärker in Genehmigungs- und Förderverfahren zu berücksichtigen. Außerdem würde mehr Transparenz über die tatsächlich gezahlten Wasserpreise eine bessere Bewertung ihrer Rolle für Investitionen in Elektrolysekapazitäten ermöglichen.

Hintergrund Elektrolyse

Die Elektrolyse macht aus Strom und Wasser Wasserstoff. Stammt der Strom aus erneuerbaren Quellen, spricht man von »grünem« Wasserstoff. Das Wasser kann aus Grund- oder Oberflächengewässern entnommen werden. Für die Elektrolyse muss es zu sogenanntem Reinstwasser aufbereitet werden. Für ein Kilogramm Wasserstoff werden rund neun Liter Reinstwasser benötigt und zusätzlich Wasser für die Kühlung. Besonders geeignet für die Elektrolyse sind Bundesländer mit viel Windkraft an Land und auf der See und ausreichender Wasserverfügbarkeit – etwa im Norden Deutschlands. Dort könnte bei einem Mangel an Frischwasser auch Meerwasser genutzt werden, das vorab aber unter zusätzlichem Kostenaufwand entsalzt werden müsste. Hochgerechnet auf die geplanten zehn Gigawatt Elektrolyseleistung bis 2030 ergibt sich in Deutschland ein Wasserbedarf von rund 26 Millionen Kubikmetern pro Jahr. Das entspricht etwa 0,15 Prozent der heutigen Wasserentnahmen in Deutschland.

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