Könnten alte Rohre die grünen Träume der EU antreiben?

Im Jahr 2020 verbrauchten die Europäer 507 Milliarden Kubikmeter Erdgas. Würde man dieses Gas in Form einer Säule stapeln, hätte diese einen Durchmesser von einem Kilometer und wäre mit einer Höhe von 507 Kilometern höher als die Internationale Raumstation.

Dieses Gas wird hauptsächlich über Pipelines transportiert. Mit der Abkehr Europas von fossilen Brennstoffen könnten diese jedoch überflüssig werden. Doch jetzt werben Infrastruktureigentümer auf dem ganzen Kontinent für Pläne, den Leitungen als Europas „Wasserstoff-Rückgrat” ein neues, grünes Leben einzuhauchen.

Jüngste Studien von Ramboll verleihen dieser Idee Glaubwürdigkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass es technisch und wirtschaftlich machbar ist, alte Leitungen für den Transport von Wasserstoff umzurüsten und so die Energiewende zu beschleunigen.

„Die Umrüstung kostet nur 20–30 % des Baus neuer Leitungen, wobei dies stark von den spezifischen Bedingungen und Betriebsszenarien abhängt. Das macht die Nachrüstung zu einer wirklich attraktiven Option”, sagt Geir Agustsson, leitender Pipeline-Ingenieur bei Ramboll.

„Bei neuen Wasserstoffpipelines ist eine der interessantesten Erkenntnisse, die wir bisher gewonnen haben, dass eine Erhöhung der Kapazität von 2 GW auf 10 GW die Gesamtkosten wahrscheinlich nur um 20 % erhöht. Das ist eine gute Nachricht, denn es geht um Größenordnungen“, fügt er hinzu.

Auf das Meer hinaus

Ende Mai besuchten einige der ranghöchsten europäischen Politiker die dänische Hafenstadt Esbjerg.

Die Industriestadt an der windigen Westküste Dänemarks war einst ein bedeutender Fischereihafen und hat sich seitdem zur Energiemetropole des Landes entwickelt. Sie ist ein wichtiger Schauplatz für die Offshore-Erdöl- und -Erdgasförderung sowie den Einsatz von Offshore-Windkraftanlagen in der Nordsee geworden.

"Die Ergebnisse zeigen, dass es technisch und wirtschaftlich machbar ist, alte Rohre für den Transport von Wasserstoff umzurüsten und so die grüne Energiewende zu beschleunigen.

Die Staats- und Regierungschefs Dänemarks, Deutschlands, der Niederlande und Belgiens sowie EU-Kommissionspräsidentin von der Leyen kündigten Pläne an, die Nordsee als "grünes Kraftwerk Europas" zu entwickeln. Dazu soll die Offshore-Windkapazität bis 2050 auf mindestens 150 GW gesteigert und die Produktion von grünem Wasserstoff bis 2030 auf 20 GW erhöht werden. Es wird erwartet, dass Deutschland ein wichtiger Abnehmer dieses Wasserstoffs sein wird. In ihrer Wasserstoffstrategie 2020 weist die deutsche Regierung auf die Notwendigkeit von Importen hin, da sie davon ausgeht, dass sie bis 2030 nur 12-15,5 % des Wasserstoffbedarfs durch die heimische Produktion decken kann.

Deckung der Nachfrage

Da es kaum Zweifel an der Nachfrage gibt, stellt sich vielmehr die Frage, ob die Exporteure in der Lage sein werden, sie zu decken. "Die Schlüsselfrage bleibt, wie schnell wir die Wasserstoffproduktion skalieren können", sagt Per Jørgensen, Leiter des Bereichs Gasinfrastruktur bei Ramboll. Er weist darauf hin, dass die Länder der Nordseeregion zunächst versuchen werden, die Inlandsnachfrage zu decken, und erst dann mit dem Export beginnen werden, wenn ein Überschuss vorhanden ist. Dies erfordert möglicherweise zunächst keine großen Anpassungen der bestehenden Pipeline-Infrastruktur, da ein Teil des Wasserstoffs in die bestehende Erdgasversorgung gemischt oder in der Nähe der Produktionsstätte verwendet werden kann.

"Der lukrativste Ort für die Herstellung von Wasserstoff ist derzeit der Norden Schwedens oder Norwegens, da der Strompreis dort niedrig ist.

"Es gibt noch keinen klaren Konsens darüber, wie viel Wasserstoff dem vorhandenen Erdgas beigemischt werden kann. Die Schätzungen reichen von 5 bis 20 %", erklärt Per Jørgensen und fügt hinzu, dass die Wasserstoffproduktion diese Grenze bis 2030 wahrscheinlich nicht überschreiten wird.

Pipelines sind wie Autobahnen

Warum sollte man sich also heute um eine Pipeline-Infrastruktur bemühen, wenn das derzeitige System bis 2030 ausreicht? In erster Linie geht es darum, drei noch unbeantwortete Fragen zu klären, bevor sie den grünen Wandel bremsen:

1. Wie sollten Wasserstoffpipelines konstruiert werden? Pipelines für Erdgas gibt es seit mehr als 100 Jahren, aber Wasserstoffleitungen wurden bisher zu wenig erforscht und getestet. Experten halten die derzeitigen Konstruktionsnormen für zu konservativ. „Grundsätzlich unterscheiden sich Wasserstoffpipelines nicht von denen für Erdgas, aber einige Materialaspekte müssen berücksichtigt werden.” Wir müssen untersuchen, wie sich Leckagen minimieren lassen, da das Wasserstoffmolekül viel kleiner ist als das hauptsächlich aus Methan bestehende Erdgas. Wenn wir die bestehenden Konstruktionsvorschriften nicht infrage stellen, wird dies auch die Nutzbarkeit der bestehenden Pipelines erheblich einschränken“, erklärt Geir Agustsson.
2. Wo soll der grüne Wasserstoff produziert werden? Die Antwort auf diese Frage hängt davon ab, wo Strom am billigsten ist. „Derzeit ist der Norden Schwedens oder Norwegens der lukrativste Ort für die Erzeugung von Wasserstoff, weil der Strompreis dort niedrig ist. In diesem Fall wären neue Pipelines erforderlich, um Abnehmer, wie beispielsweise die schwedische Stahlindustrie, die Ambitionen hat, kohlenstofffreien Stahl zu produzieren, zu verbinden“, sagt Per Jørgensen. Diese neuen Pipelineverbindungen würden auch dazu beitragen, das Wissen zu erweitern, das für die Aktualisierung der bestehenden Konstruktionsnormen erforderlich ist. "Mit den neuen Plänen für zusätzliche Wind- und Solarenergie in Nordwesteuropa kann Wasserstoff produziert werden, wenn es einen Überschuss an Stromerzeugung gibt. Außerdem kann Wasserstoff in Nordafrika produziert und über Pipelines in die EU exportiert werden", fügt er hinzu.
3. Sind die Leitungen frei, wenn man sie braucht? Pipelines sind wie Autobahnen. Sie können überlastet sein, und es ist im Allgemeinen keine gute Idee, Radfahrer, Fußgänger und Autos auf dieselbe Spur zu setzen. Auch in der Welt der Energie könnte Wasserstoff mit Biogas konkurrieren, dessen Produktion in den letzten Jahren rapide gestiegen ist. "Biogas ist ein unbeschriebenes Blatt", erklärt Per Jørgensen, da einige Länder stark darauf setzen, während andere auf absehbare Zeit auf Erdgas setzen. "Als kurzfristige Lösung kann Wasserstoff bis zu einem gewissen Grad mit Biogas gemischt werden. Langfristig werden wir aber wahrscheinlich zwei parallele Systeme bekommen, von denen eines ausschließlich auf Wasserstoff ausgerichtet ist", fügt er hinzu.

Ein neuer Vorschlag des EU-Parlaments, der voraussichtlich noch in diesem Jahr verabschiedet wird, legt fest, wie viel Wasserstoff dem Erdgas beigemischt werden kann, wer Zugang zu den Pipelines hat und wer sie letztendlich bezahlt und unterhält.

Verknüpfung der Punkte in Europas Wasserstoffnetz

Eine der kühnsten Visionen für die Wasserstoffinfrastruktur ist das European Hydrogen Backbone. Diese Initiative wurde von Infrastruktureigentümern aus 28 europäischen Ländern ins Leben gerufen. Ihr Ziel ist es, bis zum Jahr 2040 ein 50.000 Kilometer langes Wasserstoffnetz auf dem gesamten Kontinent zu errichten. Dieses soll zu 75 Prozent aus umgerüsteten Erdgasleitungen und zu 25 Prozent aus neuen Leitungsabschnitten bestehen. Nach ihren Schätzungen wären dafür Investitionen in Höhe von 80 bis 143 Milliarden Euro erforderlich. Ein hoher Preis – doch die europäischen Übertragungsnetzbetreiber gehen davon aus, dass diese Infrastruktur die gesamte inländische Wasserstoffproduktion Europas angemessen transportieren und grüne Energiezentren mit industriellen Clustern verbinden könnte – und somit Wirtschaftssektoren dekarbonisiert, die sich nur schwer elektrifizieren lassen.

Wie wird die Wasserstoffinfrastruktur in Europa im Jahr 2040 aussehen ? Auf dieser detaillierten interaktiven Karte des European Hydrogen Backbone können Sie sich selbst ein Bild von den Plänen machen.