„Grüner“ Was­ser­stoff aus der Ukraine: Der­zei­tige Kapa­zi­tät und künf­ti­ges Potential

Foto: Crea­tive Travel Pro­jects /​ Shut­ter­stock

Die Ukraine verfügt über ein hohes Poten­tial für die Erzeu­gung von „grünem“ Was­ser­stoff. Die Info­gra­fik von DiXi Group erklärt, welche Vor­aus­set­zun­gen für den Was­ser­stoff­ex­port erfüllt werden müssen.

Diesen Text und die Info­gra­fik können Sie auf Eng­lisch hier lesen.

Rele­vanz der „Wasserstoff“-Frage

Gemäß dem Euro­päi­schen Green Deal muss Was­ser­stoff-Energie von 2025 an bis 2030 den Haupt­be­stand­teil des Ener­gie­sys­tems der EU aus­ma­chen. Gleich­zei­tig muss die Kapa­zi­tät der Elek­tro­lyse-Anlagen auf min­des­tens 40 GW steigen, so die Vorgaben.

Die Ukraine ist ein unver­zicht­ba­rer Partner bei der Ver­sor­gung der Euro­päi­schen Union mit Was­ser­stoff. Daher sieht die Was­ser­stoff­stra­te­gie der EU eine Zusam­men­ar­beit mit der Ukraine bei der Ent­wick­lung erneu­er­ba­rer Ener­gien vor. Zudem soll die Ukraine die Pro­duk­tion von „grünem“ Was­ser­stoff vor­an­brin­gen und sich in der Euro­päi­schen Allianz für sau­be­ren Was­ser­stoff enga­gie­ren. Um „grünen“ Was­ser­stoff zu erzeu­gen, sollen in der Ukraine künftig 9,8 GW-Elek­tro­ly­seu­ren gebaut werden. So sieht es die „2×40-GW-Initiative“ von Hydro­gen Europe vor. Das Vor­ha­ben bietet der Ukraine die Chance, zu einem wich­ti­gen Player bei der Ver­wirk­li­chung der ehr­gei­zi­gen Ziele des euro­päi­schen Green Deals zu werden.

Ver­wirk­li­chung der EU-Ziele im Kontext der ukrai­ni­schen Realitäten

Die Euro­päi­sche Union geht davon aus, dass die Ukraine spe­zi­ell „grünen“ Was­ser­stoff pro­du­zie­ren könnte. „Grüner“ Was­ser­stoff wird durch Elek­tro­lyse von Wasser unter Ver­wen­dung von Strom aus erneu­er­ba­ren Ener­gien her­ge­stellt. Deshalb müssen wir die Kapa­zi­tä­ten von Solar- und Wind­kraft­wer­ken (SPPs und WPPs) berech­nen, die für die Pro­duk­tion von „grünem“ Was­ser­stoff in der Ukraine erfor­der­lich wären.

In seinem Bericht über die „2×40-GW-Initiative“ stellt Hydro­gen Europe fest, dass die Ukraine bis 2030 eine Kapa­zi­tät von 1,8 GW  zur Her­stel­lung von fast 1 Million Tonnen „grünen“ Ammo­niak für den Inlands­markt bereit­stel­len könnte. Für den Export von „grünem“ Was­ser­stoff in die Euro­päi­sche Union könnte das Land eine Kapa­zi­tät 8 GW schaf­fen. Fach­leute gehen davon aus, dass für Pro­duk­tion und Export von 3 Mil­lio­nen Tonnen „grünen“ Was­ser­stoffs etwa 32,5 GW benö­tigt werden. Bei einer Kapa­zi­tät von 8 GW könnte die Ukraine demnach fast 738 Tausend Tonnen „grünen“ Was­ser­stoff produzieren.

Wind- und Solar­kraft­werke haben jedoch einen gerin­ge­ren Aus­las­tungs­grad (ICUF) als Wasser- oder Kern­kraft­werke. Deshalb müsste die Ukraine weitaus mehr Strom aus erneu­er­ba­ren Ener­gien erzeu­gen, um die berech­nete Menge an „grünem“ Was­ser­stoff zu liefern. Nach Berech­nun­gen der Exper­ten von Siemens Gamesa sind fast 13.000 GW SPP-Kapa­zi­tät not­wen­dig, um 550 Mil­lio­nen Tonnen „grünen“ Was­ser­stoff pro Jahr zu pro­du­zie­ren (ange­nom­men wird ein ICUF von 24 Prozent für ein Solar­kraft­werk und ein Wir­kungs­rad des Elek­tro­ly­sers von fast 79 Prozent). Die not­wen­dige WPP-Kapa­zi­tät würde 6200 GW betra­ge­nen (bei einem ICUF von 50 Prozent für ein Windkraftwerk).

Legt man die oben genann­ten Annah­men zugrunde, würde die Ukraine also fast 17,455 GW an SPPs oder 8,324 GW an WPPs benö­ti­gen, um 738 Tausend Tonnen „grünen“ Was­ser­stoff zu produzieren.

Zum Ver­gleich: Im Novem­ber 2021 betrug die instal­lierte Kapa­zi­tät von SPPs in der Ukraine nur 6,226 GW, also fast dreimal weniger als erfor­der­lich. Bei den WKK-Kraft­wer­ken liegt die Kapa­zi­tät bei 1,529 GW und damit mehr als fünfmal unter dem erfor­der­lich Niveau.

Nach einem opti­mis­ti­schen Sze­na­rio des ukrai­ni­schen Energie-Unter­neh­mens Ukrenergo, könnten Solar- und Wind­kraft­an­la­gen bis 2035 immer noch aus­rei­chende Kapa­zi­tä­ten von 18,5 GW (SPPs) und 11,7 GW (WPPs) errei­chen. Ins­ge­samt schät­zen Exper­ten das Poten­tial der ukrai­ni­schen Solar- und Wind­ener­gie­pro­duk­tion auf min­des­tens 537 GW (466 GW für WPPs und 71 GW für SPPs). Folg­lich könnte die Ukraine 45,401 Mil­lio­nen Tonnen Was­ser­stoff pro­du­zie­ren, so die Annahmen.

Gleich­zei­tig weisen Bran­chen­ken­ner darauf hin, dass nicht der gesamte Öko-Strom für die Pro­duk­tion von „grünem“ Was­ser­stoff ver­wen­det werden würde. Die Pro­duk­tion von Was­ser­stoff wäre eher für große Kraft­werke wirt­schaft­lich sinnvoll.

Die Inlands­nach­frage nach „grünem“ Wasserstoff

Wei­ter­hin sollte berück­sich­tigt werden, dass die Inlands­nach­frage nach Was­ser­stoff in der Ukraine steigen könnte. Grund dafür sind die Aus­wir­kun­gen des Mecha­nis­mus zur Anpas­sung der Koh­len­stoff­gren­zen (CBAM). Das betrifft Teile der Metall- und Che­mie­in­dus­trie bei der Her­stel­lung von „grünem“ Stahl, Guss­ei­sen und Ammo­ni­um­dün­ger. Die Metall­in­dus­trie expor­tiert 26 Prozent ihrer Pro­duk­tion in die Euro­päi­sche Union und hat den größten Bedarf an Dekar­bo­ni­sie­rung. 94 Prozent des ukrai­ni­schen Stahls wird mit ener­gie­in­ten­si­ven und ver­al­te­ten Metho­den unter Ver­wen­dung von Kohle her­ge­stellt. Der fossile Ener­gie­trä­ger könnte in Zukunft durch „grünen“ Was­ser­stoff ersetzt werden.

So wären zum Bei­spiel 1 Mil­li­arde Tonnen „grüner“ Was­ser­stoff erfor­der­lich, um die jähr­li­che Stahl­pro­duk­tion (20,6 Mil­lio­nen Tonnen, Stand 2020) voll­stän­dig zu dekar­bo­ni­sie­ren. Gehen wir davon aus, dass vor­ran­gig „grüner“ Stahl (26  Prozent, d. h. 5,4 Mil­lio­nen Tonnen) in die Euro­päi­sche Union expor­tiert werden soll, dann wären 270 Mil­lio­nen Tonnen „grüner“ Was­ser­stoff not­wen­dig. Dafür wären Kapa­zi­tä­ten von 6400 GW an SPPs oder 3000 GW an WPPs erforderlich.

Frag­lich ist, ob diese zusätz­li­chen Kapa­zi­tä­ten in einem relativ kurzen Zeit­raum (bis 2030) in der Ukraine auf­ge­baut werden können. Derzeit gibt es in der Ukraine nämlich noch keine offi­zi­elle Stra­te­gie für die Erzeu­gung von Energie aus Was­ser­stoff. Es exis­tiert ledig­lich ein Entwurf, der drei Phasen zur Umset­zung der recht­li­chen und wirt­schaft­li­chen Ziele bis 2029 vor­sieht. Dieser Plan beinhal­tet jedoch nicht die Ziele der „2×40-GW-Initiative“.

Land und Wasser als wich­tige Res­sour­cen für die Pro­duk­tion von „grünem“ Wasserstoff

Bei der Planung der Pro­duk­tion von „grünem“ Was­ser­stoff muss neben den Kapa­zi­tä­ten von Solar- und Wind­kraft­wer­ken auch die Flä­chen­nut­zung berück­sich­tigt werden. Der Flä­chen­be­darf ist im Wesent­li­chen abhän­gig vom Stand­ort, den Tech­no­lo­gien und dem Poten­tial der Strom­erzeu­gung aus erneu­er­ba­ren Ener­gien. Daher wird der Flä­chen­be­darf im Durch­schnitt auf etwa 0,3 ha/​MW für WPP und 1,6 ha/​MW für SPPs geschätzt.

Je nach Tech­no­lo­gie müssten in der Ukraine zwi­schen 2,5 Tausend und 28,2 Tausend Hektar Land für den Bau von Kraft­wer­ken zur Ver­fü­gung stehen, um „grünen“ Was­ser­stoff zu pro­du­zie­ren. Zum Ver­gleich: Diese Fläche könnte zum Bei­spiel so groß sein wie das Gebiet von Wyschnewe (eine Stadt in der Region Kyjiw) bis zur Größe des Gebiets Myko­la­jiw (eine Stadt im Süden der Ukraine). 

Es wäre demnach aus­rei­chend Land vor­han­den, um leis­tungs­starke Anlagen zur Erzeu­gung von Öko-Strom zu bauen. Ins­be­son­dere, wenn man die Mög­lich­kei­ten von Off­shore-Kraft­wer­ken in Betracht zieht. Berück­sich­tigt werden müssten jedoch auch die Beson­der­hei­ten jeder Region und ihr Poten­tial für erneu­er­bare Energien.

Neben der Ver­füg­bar­keit von Land ist der rei­bungs­lose Zugang zu Was­ser­res­sour­cen wichtig, um Elek­tro­ly­se­an­la­gen zur Her­stel­lung von „grünem“ Was­ser­stoff zu betreiben.

Schät­zun­gen zufolge beträgt der Gesamt­ver­brauch an Wasser zur Her­stel­lung von Was­ser­stoff aus SPPs und WPPs im Durch­schnitt etwa 22 bis 32 Liter pro Kilo­gramm Wasserstoff.

Folg­lich müsste die Ukraine je nach Tech­no­lo­gie zwi­schen 16,25 und 23,63 Mil­li­ar­den Liter Wasser pro Jahr auf­wen­den, um „grünen“ Was­ser­stoff herzustellen. 

Gleich­zei­tig ist in der Ukraine weniger Wasser vor­han­den, als in den meisten euro­päi­schen Ländern: Der Ver­füg­bar­kei­ten-Indi­ka­tor liegt etwa bei 1.000 Kubik­me­ter pro Ein­woh­ner. Wasser ist in der Ukraine unter­schied­lich ver­teilt und die Ver­füg­bar­keit hängt stark von den Regio­nen ab. Beson­ders im Süden herrscht Wasserknappheit.

Folg­lich sind die Was­ser­res­sour­cen in der Ukraine sehr begrenzt. Das Land verfügt zwar über Meer­was­ser. Dieses müsste jedoch ent­salzt werden, wodurch die Was­ser­stoff­er­zeu­gung noch teurer werden würde.

Bei den oben genann­ten Berech­nun­gen handelt es sich zwar um Schät­zun­gen. Schon heute wird jedoch deut­lich, dass sowohl die Inlands­nach­frage nach „grünem“ Was­ser­stoff (und dessen Fol­ge­pro­duk­ten Ammo­niak und Dün­ge­mit­tel), als auch der Export erheb­li­chen Res­sour­cen benö­ti­gen würde. Dabei geht es nicht nur um ver­füg­bare Flächen, sondern vor allem um Inves­ti­tio­nen in Wind- und Solar­ener­gie, die zur Strom­erzeu­gung erfor­der­lich wären. Vor allem aber werden Was­ser­res­sour­cen benö­tigt, die auf­grund des Kli­ma­wan­dels noch knapper werden könnten.

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