Was macht einen guten Knotenpunkt für sauberen Wasserstoff aus? 

Emissionsarmer Wasserstoff ist ein entscheidender Bestandteil des Lösungspakets für den Klimawandel und wird wahrscheinlich eine wichtige Rolle spielen, wenn es darum geht, bis Mitte des Jahrhunderts eine vollständige Dekarbonisierung der Wirtschaft zu erreichen und gleichzeitig den wachsenden Energiebedarf der Welt zu decken. Wir wissen bereits, dass die Elektrifizierung in Verbindung mit einem massiven Ausbau der emissionsfreien Elektrizität dazu beitragen wird, einen Großteil der Dekarbonisierung zu erreichen, aber mehr als 80 % des Endenergieverbrauchs in den USA stammt aus Brennstoffen.i Obwohl viele dieser Brennstoffe elektrifiziert werden können, wird die Elektrifizierung einiger schwer abbaubarer Wirtschaftssektoren (wie die Schifffahrt und die Eisenerzeugung) wahrscheinlich entweder kommerziell unmöglich oder unerschwinglich teuer sein. Für diese Sektoren werden wir CO2-freie kraftstoffe benötigen, nämlich Wasserstoff und Ammoniak, um eine vollständige Dekarbonisierung zu erreichen. Die Internationale Energieagentur (IEA) geht sogar davon aus, dass die weltweite Nachfrage nach Wasserstoff zwischen 2020 und 2050 um fast 500 % steigen muss, um die Klimaziele für die Mitte des Jahrhunderts zu erreichen.ii 

Während politische und privatwirtschaftliche Anreize für emissionsarmen Wasserstoff und Ammoniak noch nicht alltäglich sind, hat der U.S. Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) von 2021, auch bekannt als Bipartisan Infrastructure Law (BIL), ein wichtiges neues Programm geschaffen, um diese Vision zu verwirklichen. Der IIJA ermächtigte das US-Energieministerium (DOE), 8 Milliarden Dollar für die Schaffung von mindestens vier "regionalen Knotenpunkten für sauberen Wasserstoff" auszugeben.

Was ist ein sauberer Wasserstoff-Hub? 

Ein Knotenpunkt für sauberen Wasserstoff ist ein regionales Netzwerk, das aus der Produktions-, Endnutzungs- und Verbindungsinfrastruktur besteht, die für die Produktion, den Transport, die Speicherung und die Nutzung von sauberem Wasserstoff in einem funktionierenden regionalen Markt erforderlich ist. Diese potenziell großen Demonstrationsprojekte sollen die Technologien testen und erproben, die erforderlich sind, um die Intensität der Treibhausgasemissionen bei der Wasserstoffproduktion zu minimieren, den Wasserstoff in neuen Anwendungen zur Unterstützung der Dekarbonisierung einzusetzen und ihn auf neue Weise zu speichern und zu transportieren, um den Anforderungen eines neu entstehenden nationalen Wasserstoffmarktes gerecht zu werden.iii 

Was macht einen guten Knotenpunkt für sauberen Wasserstoff aus? 

Am 6. Juni 2022 veröffentlichte das DOE eine Absichtserklärung für das Regional Clean Hydrogen Hubs Programm und plant, im Herbst 2022 eine Bekanntmachung über die Möglichkeit der Finanzierung zu veröffentlichen. Das DOE hat zu diesem Zeitpunkt eine wichtige Gelegenheit, die Demonstration der Produktion, Verwendung und Infrastruktur von sauberem Wasserstoff durch die Entwicklung regionaler Ökonomien für sauberen Wasserstoff signifikant und effektiv voranzutreiben. CATF hat als Antwort auf das DOE-Informationsersuchen Anfang 2022 Empfehlungen für die Umsetzung des Wasserstoff-Hub-Programms gegeben. Im Folgenden skizziert CATF die Schritte, die alle regionalen Wasserstoff-Hubs unternehmen sollten, um sicherzustellen, dass sie sauber, gerecht und nachhaltig sind: 

1. Minimierung der Treibhausgasintensität der Wasserstoffproduktion 

Um schwer zu elektrifizierende Sektoren zu dekarbonisieren, müssen wir ein bedeutendes Angebot an emissionsarmer Wasserstoffproduktion aufbauen und uns gleichzeitig darauf konzentrieren, die Treibhausgasintensität in der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette zu minimieren, unabhängig davon, wie der Wasserstoff hergestellt wird. Das bedeutet, dass die vorgelagerten Emissionen bei der Erzeugung des Erdgases und/oder der Elektrizität, die zur Herstellung von Wasserstoff verwendet werden, absolut minimiert werden müssen. 

Die Treibhausgasintensität von Wasserstoff sollte so weit wie möglich minimiert werden. Das DOE sollte die Hubs sorgfältig auswählen, um die Vorteile regionaler kohlenstoffarmer Energieressourcen voll auszuschöpfen, und die Entwickler von Hubs und die Wasserstoffhersteller sollten sich an die folgenden Leitlinien halten:  

• Wasserstoffproduzenten, die Erdgas und CO2-abscheidung verwenden, müssen Erdgas von Produzenten beziehen, die über leistungsfähige Systeme zur Erkennung und Beseitigung von Methanabgasen, Abfackeln und Leckagen aus der Gasproduktions- und -transportinfrastruktur verfügen, die Raten für CO2-abscheidung und Speicherung (CCS) maximieren und die_{CO2-Emissionen} aus dem Produktionsprozess oder der Nutzung von Netzstrom minimieren.iv 
• Wasserstoffproduzenten, die Elektrolyseure einsetzen, müssen ihre Produktion in Regionen mit reichlich Kapazitäten für kohlenstofffreie Elektrizität (d.h. erneuerbare oder nukleare Energie) ansiedeln, ihre Nutzung dieser kohlenstofffreien Elektrizität maximieren und ihren Verbrauch von Netzstrom minimieren. Der für die Elektrolyse verwendete kohlenstofffreie Strom sollte zusätzlich zur bestehenden und geplanten Stromerzeugung verwendet werden. 

2. Maximierung der Klimaauswirkungen in den Endverbrauchssektoren, die am ehesten Wasserstoff zur Dekarbonisierung benötigen 

Ein effektiver Wasserstoff-Hub, der als regionaler Markt funktioniert, muss viele gute Abnehmer oder Verbraucher für seinen Wasserstoff haben. Im Idealfall sind die meisten dieser Abnehmer Verbraucher aus wichtigen Endverbrauchssektoren, die wahrscheinlich Wasserstoff zur Dekarbonisierung benötigen, darunter: 

• Schwerlasttransporte im Langstreckentransport, 

• Schifffahrt, 
• Luftfahrt, 
• Eisenherstellung, 
• Industrielle Hochtemperatur-Prozesswärme, und 

• Lastausgleich im Stromsektor, um ein Stromnetz mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien zu ermöglichen. 

Das DOE und die Entwickler der Hubs sollten der Technologieentwicklung und der kommerziellen Vorbereitung dieser klimafreundlichen Abnehmer Priorität einräumen. Zum Beispiel könnte das DOE Bewerber für Wasserstoff-Hubs in Regionen bevorzugen, die über große LKW-Depots, Häfen oder eine große Anzahl von Industrieanlagen verfügen. 

3. Engagement für ein sinnvolles gesellschaftliches Engagement und einen Fokus auf Umweltgerechtigkeit 

Die Entwickler von Wasserstoff-Hubs und das DOE müssen der Gleichberechtigung und Umweltgerechtigkeit Vorrang einräumen, indem sie ein sinnvolles Engagement in den Gemeinden an den Tag legen, die Vorteile ihrer Projekte auf die lokalen Gemeinden ausrichten und die lokalen Arbeitskräfte und die Wirtschaft unterstützen. Wie Energieministerin Granholm bei der Annual Merit Review des DOE für Wasserstoff am 6. Juni 2022 deutlich machte, wird das DOE speziell nach Vorschlägen für Wasserstoff-Drehkreuze Ausschau halten, die Umweltgerechtigkeit und -gleichheit, Engagement in den Gemeinden und die Entwicklung von Arbeitskräften in den Vordergrund stellen.  

Zumindest sollte die DOE sicherstellen, dass die Drehkreuzregionen: 

• Schaffung von Strukturen und Erwartungen für die Einbindung der lokalen Gemeinschaft, die eine sinnvolle Beteiligung der Bürger während des gesamten Planungs- und Entwicklungsprozesses ermöglichen, und Anwendung bewährter Verfahren, um die Einholung von Beiträgen zugänglicher zu machen, wie z. B. die Abhaltung offener Sitzungen außerhalb der üblichen Arbeitszeiten von 9 bis 17 Uhr.v 
• Schaffung lokaler, dauerhafter Arbeitsplätze, die den üblichen Löhnen entsprechen, und Unterstützung lokaler Bemühungen zur Entwicklung von Arbeitskräften in der gesamten Wertschöpfungskette für sauberen Wasserstoff. 
• Durchführung einer umfassenden Bewertung der Umwelt und Gesundheit in der Gemeinde und - falls für die DOE-Hubs ausgewählt - mindestens jährliche Berichterstattung an das DOE über den Status der Benchmarks.  

Ein maximaler Nutzen und minimale Kosten (sowohl in ökologischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht) für die lokalen Gemeinschaften werden dazu beitragen, dass Wasserstoff-Hubs erfolgreich in ihre Regionen integriert werden und dass sie so gebaut werden, dass sie in den kommenden Jahrzehnten einen nachhaltigen Beitrag für ihre Gemeinschaften leisten. 

4. Kurzfristige Umweltvorteile für die Gemeinden in den Wasserstoff-Hub-Regionen 

Wasserstoff-Hubs sollten sicherstellen, dass ihre Projekte insgesamt Vorteile in Bezug auf Umweltindikatoren wie Luftqualität und Wassernutzung für ihre Regionen bringen (und die Netto-Umweltauswirkungen eines Hubs sollten mindestens neutral sein). Dies sollte als kurzfristiger, greifbarer Nutzen für die Gemeinden, in denen Wasserstoff-Hubs angesiedelt sind, Vorrang haben. Ein Beispiel: Dieselabgase von Lastkraftwagen und anderen Fahrzeugen verursachen eine lokale Luftverschmutzung, die sowohl für die menschliche Gesundheit als auch für die Umwelt mit erheblichen Kosten verbunden ist. Der Ersatz dieser Diesel-LKWs durch Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) hätte eine unmittelbare Auswirkung durch die Verbesserung der lokalen Luftqualität in dieser Gemeinde.  

Von einem politischen Vorschlag zu vollständig eingerichteten Knotenpunkten für sauberen Wasserstoff 

Da die Schlüsselrolle des Wasserstoffs bei der vollständigen Dekarbonisierung deutlich wird, hat sich eine scheinbar kleine Bestimmung in einem überparteilichen Gesetzentwurf vom letzten Jahr als äußerst wichtig erwiesen. Während das DOE noch dabei ist, das Programm einzurichten und seine Pläne für die Einholung und Auswahl von Vorschlägen zu entwickeln, organisieren sich bereits viele Bundesstaaten und Regionen in selbsternannten Wasserstoff-Hubs.vi Der Erfolg des Erreichens der vollständigen Dekarbonisierung durch den Einsatz von CO2-freie kraftstoffe in den USA wird bis zu einem gewissen Grad davon abhängen, ob diese aufstrebenden, emissionsarmen Wasserstoff-Hub-Regionen im kommenden Jahrzehnt effektiv aufgebaut und entwickelt werden, um die Technologie als zusammenhängendes System zu demonstrieren und die Kosten zu senken. Das DOE hat die klare Möglichkeit und Verantwortung, sicherzustellen, dass sie auf eine Art und Weise eingerichtet werden, die die Wasserstoffwirtschaft ankurbelt, den Gemeinden hilft und den Klimanutzen maximiert. 

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ⁱ Von den 69,7 Quads der in den USA gelieferten Gesamtenergie stammen 12,5 Quads - oder 18 % - aus Strom. Siehe U.S. Energy Information Administration, U.S. energy consumption by source and sector, 2020, https://www.eia.gov/energyexplained/us-energy-facts/images/consumption-by-source-and-sector.pdf.

ⁱⁱ Siehe den IEA-Bericht "Net Zero by 2050": https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050. Die IEA geht davon aus, dass der Wasserstoffverbrauch von rund 90 Millionen Tonnen im Jahr 2020 auf rund 530 Millionen Tonnen im Jahr 2050 steigen wird. 

ⁱⁱⁱ Traditionell wurde "konventioneller" Wasserstoff an Ort und Stelle oder in der Nähe für Erdölraffinerien oder zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel produziert und verwendet. 

^iv Selbst wenn die derzeit von der US-Umweltschutzbehörde EPA erwogenen Regelungen abgeschlossen und vollständig umgesetzt werden, bleiben erhebliche vorgelagerte Emissionen aus der Erdgasförderung, -verarbeitung und -beförderung bestehen. Es gibt Möglichkeiten, die Treibhausgasemissionen dieser Industrien über die von den Vorschriften geforderten Maßnahmen hinaus weiter zu minimieren, und die Wasserstoffproduzenten sollten von den Gaslieferanten verlangen, diese Ansätze zu übernehmen.    

^v Weitere bewährte Verfahren zur Verbesserung der Zugänglichkeit der Öffentlichkeitsarbeit sind Webinare, gebührenfreie Telefonnummern, Online-Portale, WhatsApp-Kommunikation und kleine Gemeindegespräche, die es den Gemeindemitgliedern ermöglichen, sich über Projekte zu informieren und ihre Meinung zu äußern, wie es ihnen am besten passt. 

^vi Zu den Staaten und Regionen, die ab Mitte 2021 Wasserstoff-Hubs planen, gehören: die Appalachen (Pennsylvania, West Virginia und Ohio); HALO (Arkansas, Louisiana und Oklahoma); Houston, Texas; Los Angeles, Kalifornien; North und South Carolina; der Nordosten (New York, Connecticut, Massachusetts und New Jersey); der Bundesstaat Washington; und das Western Inter-States Hydrogen Hub (WISHH, Colorado, New Mexico, Utah und Wyoming).