Wie die Energieträger der Zukunft die Energieversorgung von morgen gestalten werden

Die fortschreitende globale Energiewende steht vor vielen Herausforderungen, wenn es darum geht, eine nachhaltige, zuverlässige und erschwingliche Energieversorgung sicherzustellen. Roy van Elteren, Director – Business Execution, ROSEN Europe, erörtert die Rolle, die Energieträger der Zukunft bei der Energiewende spielen, und einige der Hürden, die es zu überwinden gilt, wenn wir vom Reden zum Handeln übergehen.

Einer der jüngsten Berichte von Bloomberg NEF (Energy Transition Investment Trends 2024) weist auf einen deutlichen Anstieg der Investitionen in die Finanzierung von Energieinvestitionen hin, die sich im Jahr 2023 weltweit auf etwa 1,800 Milliarden USD belaufen werden. Das größte Wachstum ist nach wie vor in den Regionen Asien-Pazifik und EMEA zu verzeichnen. Obwohl die Gesamtinvestitionen in Wasserstoff im Vergleich zu erneuerbaren Energien im Allgemeinen oder der Elektrifizierung des Verkehrs immer noch niedrig sind, sind die Investitionen in Wasserstoff dreimal höher als im Vorjahr. Der aktuelle Vorstoß in Richtung Nachhaltigkeit kann nicht als eigenständiges Thema betrachtet werden, sondern wird von anderen Faktoren beeinflusst, die ExpertInnen als das Energie-Trilemma bezeichnen: drei Faktoren, nämlich Nachhaltigkeit, Bezahlbarkeit und Sicherheit, die sich gegenseitig beeinflussen und in Einklang gebracht werden müssen.

In den letzten Jahren hat die Notwendigkeit eines saubereren und sichereren Energiesystems weltweit eine beispiellose Reaktion von Regierungen ausgelöst. Die IEA erwähnt insbesondere den „Inflation Reduction Act“ in den Vereinigten Staaten, das „Fit for 55“-Paket und „Repower EU“ in der Europäischen Union, das „Green Transformation“-Programm Japans und Initiativen wie das Ziel Südkoreas, seinen Anteil an der Kernenergie zu erhöhen. In unserem Aufruf zum Handeln vergessen wir manchmal, dass es eine Energiewende und keine Energierevolution ist, die unmittelbare Auswirkungen hat. Der Energy Transition Outlook (ETO 2023, DNV) zeigt beispielsweise, dass wir in den nächsten Jahrzehnten fossile Brennstoffe benötigen werden, während wir zu einem kohlenstoffarmen Energiesystem übergehen. Die Energiewende wird immer dringlicher. Die meisten Energieunternehmen diversifizieren ihre Portfolios mit erneuerbaren Energien und dem kohlenstoffarmen Segment, einschließlich alternativer zukünftiger Energieträger wie Ammoniak, Methanol und Wasserstoff. Die Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff (CCUS) rückt in den Mittelpunkt, um die zukünftige Produktion grüner Energie voranzutreiben, während fossile Brennstoffe auf absehbare Zeit im Energiemix verbleiben werden.

Die Energiewende wird die Nutzung mehrerer Energiequellen und -lösungen umfassen, darunter alternative Brennstoffe, Gas, Ammoniak, Wasserstoff, CCUS, erneuerbare Energien, Wasserkraft, Wind, Solarenergie und Kernenergie. Die Entwicklung von Technologien wird entscheidend dazu beitragen, das Potenzial aller benötigten Quellen und Lösungen zu nutzen. Die IEA berichtet, dass etwa 50 verschiedene Arten von Technologien erfunden, kalkuliert und dann in kurzer Zeit eingesetzt werden müssen, wenn wir in den nächsten Jahrzehnten eine Netto-Null-Wirtschaft erreichen wollen.

Roy van Elteren, Director – Business Execution, ROSEN Europe

Wasserstoff wird allgemein als glaubwürdiger langfristiger Vektor für die Speicherung und den Transport von intermittierend erzeugter erneuerbarer Energie angesehen. Strom wird von einer wachsenden Zahl großer Offshore-Windparks erzeugt, die in immer größerer Entfernung von der Küste, beispielsweise in der Nordsee, gebaut werden. Dies macht die Wahl einer (umfunktionierten) Wasserstoff-Pipeline im Vergleich zu einem (oder mehreren) Offshore-Kabel(n) unter Berücksichtigung der maximalen Kapazität und damit der Kosten günstiger.

Obwohl wir einen deutlichen Anstieg bei der (Offshore-)Windenergieerzeugung verzeichnen, reicht die erzeugte Strommenge bei weitem nicht aus, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe durch „billige“ grüne Energie zu ersetzen. Die mittelfristige Lösung für die Dekarbonisierung der Energieerzeugung und der Wasserstofferzeugung aus fossilen Brennstoffen ist die Nutzung von CCUS. Nach dem anfänglichen Fokus auf die Wasserstoffproduktion ist in der gesamten Branche eine spürbare Zunahme von CCUS-Projekten und -Pilotprojekten zu verzeichnen. Der Faktor Entfernung spielt auch beim interkontinentalen Transport erneuerbarer Energien eine wichtige Rolle, z. B. bei der Verbindung von Solarenergieerzeugung und Energiebedarf über große Entfernungen. Strom, der durch Solarenergie erzeugt und in Wasserstoff umgewandelt wird, kann mithilfe von Ammoniak als Träger über große Entfernungen transportiert werden.

Die genaue Zusammensetzung wird variieren und von geografischen Merkmalen und wirtschaftlichen Entwicklungen sowie von der Geschwindigkeit abhängen, mit der Genehmigungen, die Einführung neuer Energiegesetze und Investitionsmechanismen oder -kriterien umgesetzt werden. Das „Wie“ kommt als Nächstes.

Vom Reden zum Handeln?

Wenn man sich die Nachrichten und insbesondere die LinkedIn-Feeds ansieht, scheint es, dass Initiativen und Pilotprojekte zu Wasserstoff und CO₂ wie Pilze aus dem Boden schießen und von der oben erwähnten Aufmerksamkeit und den Förderprogrammen profitieren. Bei näherer Betrachtung gibt es jedoch immer mehr Meldungen über die Verlangsamung der Wasserstoffwirtschaft und die Verschiebung von FIDs für (Pilot-)Projekte. Können wir einige der Hürden identifizieren, die eine Verlangsamung dessen verursachen, was laut jüngsten Berichten ein „Kinderspiel“ für die Entwicklung dieser zukünftigen Energieträger zu sein scheint?

Finanzierungs- und Investitionsentscheidungen

Die derzeitigen Investitionen in die Energiewende werden in erheblichem Maße durch Finanzierungsmechanismen auf nationaler oder regionaler (z. B. europäischer) Ebene vorangetrieben. Obwohl der Schwerpunkt auf der technischen Machbarkeit der Einführung zukünftiger Energieträger liegt, könnte die größte Herausforderung in der Geschwindigkeit der (lokalen) politischen Entscheidungen und der Gesetzgebung liegen, um der Industrie die nächsten Schritte beim Aufbau der Produktion von erneuerbarer Energie und zukünftigen Energieträgern zu ermöglichen. Das politische Umfeld mit kurzen Wahlzyklen schafft eine unvorhersehbare mittel- bis langfristige Investitionsperspektive. In den letzten Jahren haben wir beispielsweise eine Verlangsamung bei der Erreichung der Finanzierungsentscheidung für Wasserstoff-(Pilot-)Projekte und einen Mangel an Investitionen in die Wasserstoffproduktionstechnologie erlebt. Wir sollten auch anerkennen, dass Wasserstoff allein nicht die Wunderwaffe ist, aber eine entscheidende Rolle im größeren Energiepuzzle spielen wird.

Für die Kohlenstoffabscheidung zahlen

Darüber hinaus beobachten wir derzeit eine Schwerpunktverlagerung von Wasserstoff zu CO₂ als fehlendes Teil des Wasserstoffpuzzles und Ammoniak als H₂-Träger. Da es noch nicht genug Ökostrom gibt, um „billigen“ oder erschwinglichen grünen Wasserstoff zu erzeugen, liegt der Schwerpunkt auf der Herstellung von H₂ aus Kohlenwasserstoffen, um einen Markt zu schaffen. Dies führt zu einem Bedarf an CCUS, wobei beispielsweise in Großbritannien (Teesside, Humberside, HyNet), den Niederlanden (Porthos, Aramis) und Norwegen (Northern Lights) große europäische Projekte laufen. Diese kostspieligen Projekte werden die Kosten der Energieversorgung kurzfristig erhöhen, aber die Ausweitung des Angebots an potenziell erneuerbaren und kohlenstoffarmen Brennstoffen in unserem globalen Energieversorgungssystem ist unerlässlich, um einen zuverlässigen und erschwinglichen Übergang zur Klimaneutralität zu gewährleisten.

Verlängerung der Lebensdauer von Assets

Ein klarer Bereich für Einsparungen in Bezug auf die Erschwinglichkeit ist der Transport von Wasserstoff und das Potenzial der Umnutzung. Eine der führenden Infografiken des European Hydrogen Backbone zeigt, dass mehr als 50 % der Wasserstoff-Pipelines in Europa aus bestehenden Erdgas-Pipelines umgewidmet werden, in einigen Ländern wie dem Vereinigten Königreich sind es sogar bis zu 80 %. Derzeit wurden bereits mehrere Pilotprojekte und Tests durchgeführt, bei denen Gas mit unterschiedlichen Wasserstoffanteilen durch Pipelines transportiert wurde. Die Einsparungen könnten beträchtlich sein, da die Kosten für die Umnutzung von Pipelines voraussichtlich nur 10–35 % der Kosten für einen Neubau betragen werden. (Inter)nationale Energieunternehmen sind in der Lage, den Weg für die Verteilung von Wasserstoff und CO₂ zu ebnen. Neben Unternehmen, die ihre Pipelines umrüsten, besteht auch ein Bedarf an Unternehmen, die sie beraten und einen Beitrag leisten, indem sie die Risiken der Prozesse zur Vorbereitung auf eine kohlenstoffarme Zukunft minimieren.

Kenntnisse im Bereich Asset Management

Traditionelle Öl- und Gasunternehmen haben die Möglichkeit, die Umnutzung bestehender Assets mit ihrer Erfahrung und ihrem Fachwissen im Bereich Öl und Gas zu unterstützen. Obwohl die Branche mit einer langfristigen Planung vertraut ist, da die Assets für eine Lebensdauer von 50 Jahren oder mehr ausgelegt sind, sind Umfang und Ausmaß der erforderlichen Änderungen enorm. Daher wird es notwendig sein, neues (erfahrungsbasiertes) Wissen über zukünftigen Energieträger zu entwickeln. Gleichzeitig muss sich die Energiebranche darauf konzentrieren, kritisches Wissen über die bestehende Infrastruktur zu erhalten, während diese altert. Darüber hinaus muss das mühsam erworbene Wissen auf neue Technologien übertragen werden. So werden beispielsweise Kabel, die auf dem Meeresboden liegen und in einen Offshore-Windkraftanlagenturm führen, einem vergleichbaren Verschleißphänomen ausgesetzt sein wie Unterseesysteme, die mit Offshore-Öl- und Gasplattformen verbunden sind.

Neben der Notwendigkeit, Wissen als wichtigen Bestandteil für einen sicheren Übergang zu einer kohlenstoffarmen oder kohlenstofffreien Energieversorgung zu bewahren, ist die effiziente Nutzung von Asset-Daten ein Bereich, in dem Gewinne erzielt werden können. Die Leistungsfähigkeit von Datenanalysen und KI kann genutzt werden, um den Zustand von Pipelines besser vorherzusagen und die Auswahl geeigneter Routen für den Transport zukünftiger Energieträger zu unterstützen. Im Hinblick auf die Umnutzung von Infrastruktur sind die Qualität und Verfügbarkeit von Daten für die sichere und wirtschaftliche Wiederverwendung bestehender Assets für eine nachhaltige Zukunft von entscheidender Bedeutung.

Öffentliche Akzeptanz

Wie bereits erwähnt, ist die Beschleunigung der Energiewende unter Einbeziehung zukünftiger Brennstoffe nur möglich, wenn alle Beteiligten zusammenarbeiten. Die Reaktionen der Gesellschaft auf die Inflation und die Krise der Lebenshaltungskosten haben eine öffentliche Debatte ausgelöst, die die Energiewende verzögern könnte, da der Fokus auf kurzfristige Prioritäten verlagert wird. Andererseits ist es möglich, dass die öffentliche Meinung die Energieunabhängigkeit durch erneuerbare Energien und Kernenergie sowie die Akzeptanz (zunächst) höherer Energiepreise als strategisches Mittel zur Sicherung der Energieunabhängigkeit begünstigt. Dies wird sicherlich eine Rolle bei der öffentlichen Akzeptanz des Übergangs zu mehr erneuerbarer Energie spielen.

Bedeutet dies, dass unsere Bemühungen, die Klimakrise mit Hilfe von Kraftstoffen zu bekämpfen, ein aussichtsloses Unterfangen sind? Angesichts der schieren Investitionsbudgets und der Art und Weise, wie sich Regierungen zu Klimaschutzzielen und den daraus resultierenden Zielen für die Energiewende verpflichtet haben, ist dies höchstwahrscheinlich nicht der Fall. Die Energiewende ist alles andere als eine Energierevolution, da unser weltweit wachsender Energiehunger und unser Lebensstandard die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien bei weitem übersteigen. Diese Entwicklung erfordert die Zusammenarbeit von „Alt“ und „Neu“, da alle Beteiligten zusammenarbeiten müssen, von der Produktion bis zum Verbrauch. Die Idee, sich isoliert auf eine Modalität oder einen Energieträger zu konzentrieren, führt zu Ineffizienzen in der Energiewertschöpfungskette. Wir brauchen alles und in ausgewogener Weise, um den Zielen, die wir uns als Gesellschaft im Kampf gegen den Klimawandel gesetzt haben, auch nur annähernd näher zu kommen.

Die Ermöglichung von Technologie und Innovation in verschiedenen Branchen wird höchstwahrscheinlich das Problem sein, das es in Zukunft zu bewältigen gilt. Die Bereitschaft, über unsere „eigenen“ Bedürfnisse in Bezug auf Energieunabhängigkeit und Energiesektoren hinauszudenken und zu handeln, wird einer der wichtigsten Puzzleteile sein, um die ehrgeizigen, aber notwendigen Ziele bei der Bekämpfung des Klimawandels zu erreichen.