Grüne Infrastruktur in Hamburg: 60 Kilometer neue Leitungen für Wasserstoff
In Hamburg entsteht in den nächsten Jahren ein großes Netz für klimafreundlichen Wasserstoff. Bis 2030 soll es mindestens 60 Kilometer lang werden. Die neuen Rohre werden parallel zu den heutigen Erdgasleitungen verlegt. Später sollen die anderen Erdgasleitungen nach und nach auf Wasserstoff umgestellt werden. Die ortsansässige Industrie zeigt derart großes Interesse an dem grünen Energieträger, dass die anfangs geplanten 45 Kilometer schon drei Monate nach Verkündung des Netzbaus um 15 Kilometer aufgestockt wurden.
Für den Klimaschutz wird das Hamburger Wasserstoff-Industrie-Netz(öffnet im neuen Fenster) (HH-WIN) nach Angaben des städtischen Unternehmens Gasnetz Hamburg und der Umweltbehörde erhebliche CO2-Einsparungen bringen. In der ersten Ausbaustufe versorgt das Netz Industriebetriebe mit grünem Wasserstoff, die heute rund ein Drittel des gesamten Erdgases in der Hansestadt verbrauchen. Das sind laut Gasnetz Hamburg 6,4 Terawattstunden pro Jahr.
Wird diese Energiemenge durch Wasserstoff ersetzt, den ein Elektrolyseur beispielsweise mit Hilfe von Wind- oder Solarstrom erzeugt, sinkt der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid um 1,2 Millionen Tonnen jährlich, hat Gasnetz Hamburg ausgerechnet. Derzeit liegt der CO2-Ausstoß in Hamburg bei 16 Millionen Tonnen pro Jahr.
Mit insgesamt 7.900 Kilometern Länge gehört das hanseatische Gasnetz zu einem der größten Verteilnetze in Europa. Es versorgt nicht nur Haushalts- und Gewerbekunden, sondern eben auch die vielen Industriebetriebe im Hafengebiet. Was dort an Prozesswärme gebraucht wird, lässt sich auch in Zukunft nicht durch Strom ersetzen. Nach Berechnungen von Gasnetz Hamburg und der Umweltbehörde sind 20 Terawattstunden (TWh) pro Jahr nicht elektrifizierbar und müssten mit Hilfe von grünem Gas fossilfrei generiert werden.
"Hamburg hat sich ambitionierte Klimaziele gesetzt", sagte Umweltsenator Jens Kerstan bei der Vorstellung der Netzpläne. Damit die zweitgrößte Stadt Deutschlands ihre CO2-Emissionen wie vorgesehen bis 2030 um 55 Prozent senken kann, "müssen wir bei den großen Verbrauchern mit der Dekarbonisierung beginnen – und ihnen auch rechtzeitig ein geeignetes Leitungsnetz bieten. Nur mit grünem Wasserstoff lässt sich der hohe Energiebedarf der Industrie klimafreundlich decken."
Die Infrastruktur muss zuerst da sein
Die Existenz eines entsprechenden Netzes ist Voraussetzung für den Bau großer Elektrolyseure, damit der dort erzeugte Wasserstoff direkt zu den Betrieben der Region transportiert werden kann. Am Standort des seit Januar 2021 vom Netz genommenen Kohlekraftwerks Moorburg ist eine skalierbare Elektrolyseanlage von mindestens 100 Megawatt geplant.
Um die anfangs hohen Investitionen stemmen zu können, die derzeit in ihrer gesamten Dimension noch gar nicht zu beziffern sind, hofft das städtische Unternehmen, gemeinsam mit seinen Partnern aus dem eigens dafür gegründeten Wasserstoff-Verbund Hamburg(öffnet im neuen Fenster) auf Fördermittel im Rahmen des IPCEI-Programms (Important Projects of Common European Interest). Die beantragte Summe liegt bei 146 Millionen Euro. Derzeit läuft die Vorprüfung im Bundeswirtschaftsministerium.
So ein Projekt ist aber nichts für Ungeduldige.
100 Tonnen Wasserstoff pro Stunde
Bis zum ersten Spatenstich dauert es allein aus formalen Gründen noch ein paar Jahre. "Aber wenn man die Zukunft gestalten will, muss man trotzdem lange vorher mit der Planung beginnen", erläutert ein Sprecher von Gasnetz im Gespräch mit Golem.de. Denn ohne Netz lassen sich die Visionen vom grünen Wasserstoff für eine klimafreundlichere Produktion nicht verwirklichen: "Wir werden schließlich das Bindeglied sein zwischen den Erzeugern oder Importeuren von Wasserstoff zu dessen Verbrauchern, also den Industriebetrieben."
Südlich der Elbe soll dieses Netz dann so bald wie möglich in jenem Gebiet am Hafen entstehen, wo mit den großen Unternehmen aus der Schwerindustrie – Stahl, Kupfer, Aluminium – und Raffinerien auch die größten Energieverbraucher des Stadtstaates sitzen. Mehr als ein Dutzend Unternehmen, die derzeit viel Erdgas abnehmen, wollen in Zukunft auf das klimaneutrale Gas umsteigen, darunter beispielsweise der Stahlkonzern Arcelor Mittal und Multimetall-Produzent Aurubis.
"Unser Projekt HH-WIN ist getragen von einer Welle des Zuspruchs bei Wirtschaft und Politik", sagt Udo Bottlaender, technischer Geschäftsführer bei Gasnetz Hamburg. "Die Infrastruktur wird genau dort entstehen, wo der Bedarf an Wasserstoff am größten ist. Dort ist auch der Nutzen für den Klimaschutz am größten." Die geplanten Leitungen seien für eine Kapazität von 3,3 Gigawatt (GW) Wasserstoff ausgelegt. Damit könnten rund 100 Tonnen Wasserstoff pro Stunde transportiert werden.
Das Netz dient außerdem dazu, verschiedene Wirtschaftsbereiche wie Industrie und Mobilität miteinander zu verknüpfen, weil H2-Tankstellen angeschlossen werden. Die würden dann künftig den typischen Schwerlastverkehr im Hamburger Hafen mit klimaneutralem Treibstoff versorgen sowie Fahrzeuge und Schiffe der Hafenlogistik.
Die Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA) plant, diverse Vehikel mit Brennstoffzellen in Betrieb zu nehmen, darunter Lkw, Zugmaschinen, Gabelstapler, Leercontainerstapler und eine Rangierlok. Die Hamburg Port Authority bereitet sich grundsätzlich auf den Einsatz wasserstoffbetriebener Schiffe vor. Und die Hadag, das öffentliche Unternehmen, das auf der Elbe die Fähren des öffentlichen Personennahverkehrs betreibt, plant den Um-oder Neubau von fünf Schiffen, die sich künftig als Wasserstoff-Hybride fortbewegen sollen.
Die Umwidmung bestehender Erdgasleitungen für grünen Wasserstoff ist nach Darstellung von Gasnetz Hamburg kein Problem. Derartige Prüfungen haben schon stattgefunden – mit der Erkenntnis, dass Leitungen aus einfachem Stahl sich besser eignen als solche mit höher legiertem Stahl.
Alte Rohre müssen erstmal gereinigt werden
Bevor allerdings Wasserstoff durch ehemalige Erdgasleitungen strömen kann, müssen diese gründlich gereinigt werden, um sie von Stäuben, Partikeln und eventuell auch alten Gasresten zu befreien. Wegen der geringeren Energiedichte von Wasserstoff muss in der Leitung dann eine größere Gasmenge transportiert werden als beim Erdgas heute. Die Druckstufen liegen jedoch ähnlich wie beim Erdgas zwischen 25 und 84 bar für Hochdruckleitungen; je nachdem, ob diese ein Gebiet versorgen oder ein einzelnes Industrieunternehmen.
Das Verteilnetz kann später auch an das Fernleitungsnetz angeschlossen werden. Die Fernleitungsnetzbetreiber Gas e. V. (FNB Gas), die den Norden und Süden der Bundesrepublik durch ein Wasserstoffnetz verbinden wollen, beginnen mit der Region Nordwest-Deutschland. Das Hamburger Wasserstoff-Industrie-Netz würde dann genau in der Mitte liegen. Beide Netze, das regionale wie das nationale, werden zudem künftig auch in das entstehende europäische Wasserstoffnetz eingebettet, das etwa die Niederlande mit Dänemark über eine H2-Fernleitung verbinden soll.
Der geplante 100-Megawatt-Elektrolyseur am Standort Moorburg wird bereits in einer frühen Phase als Einspeiser an das Hamburger Wasserstoffnetz angeschlossen. Auch ein künftiger H2-Importterminal im Hamburger Hafen kann in das Netz integriert werden.
Es steht außer Zweifel, dass Deutschland viel grünen Wasserstoff aus dem Ausland beziehen muss, um seine Klimaschutzziele zu erreichen. Die Betreiber von Elektrolyseuren in den windkraftstarken Nordländern Schleswig-Holstein und Niedersachsen möchten ebenfalls mit an die Leitung, und zwar von Beginn an.
Allein das wenig industrialisierte Schleswig-Holstein erzeugt mehr als 160 Prozent seines Bruttostromverbrauchs aus regenerativen Energiequellen. Aufgrund von Netzengpässen werden dort Jahr für Jahr immer wieder viele Windräder abgeschaltet; ebenso in Niedersachsen. Gerade hat die Bundesnetzagentur ihren Bericht für 2020(öffnet im neuen Fenster) (PDF) veröffentlicht, wonach die Abregelung für Ökostrom im vergangenen Jahr 6.146 GWh betrug. Das verursacht jährlich hohe Kosten im dreistelligen Millionenbereich; 2020 waren es über 760 Millionen Euro.
Die nicht generierte Elektrizität zahlt der Verbraucher trotzdem über seine Stromrechnung oder via Steuern. Diesen ökologischen und volkswirtschaftlichen Irrsinn abzustellen, wäre ein wünschenswerter Nebeneffekt beim Hochlauf der grünen Wasserstoffwirtschaft – nicht nur in Norddeutschland.
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