In vielen Foren wird die Anwendung von Wasserstoff (H2) in der Stromerzeugung diskutiert – jedoch ohne Kosten oder Implementierungshürden zu nennen. Wie stellt sich eine grobe Analyse dieser Aufgaben dar? An welchen Stellschrauben muss gedreht werden?

In der deutschen Kraftwerksstrategie wird davon ausgegangen, dass Mitte der 30er Jahre erdgasbefeuerte Kraftwerke (KW) mit einer Gesamtleistung von 12,5 GW – davon 10,5 GW neuerbaute KW - auf H2-Befeuerung umgestellt werden. In den Sondierungsgesprächen zwischen CDU/CSU und der SPD wird von 20 GW zusätzlichen, erdgasbefeuerten, Kraftwerken ausgegangen wobei der Zeitpunkt für eine Umstellung auf H2 nicht erwähnt wird/wurde. Für die Umstellung auf den Brennstoff H2 braucht es:

• ausreichend auf dem Markt verfügbare H2-Mengen zu angemessenen Preisen;
• die entsprechende Infrastruktur wie Pipelines, H2-Speicher etc.;
• ausgereifte H2-Gasturbinen – es ist nicht nur den notwendigen Technology Readiness Level sondern auch der entsprechenden Commercial Readiness Level zu erreichen.

Für die Entwicklung von H2-Gasturbinen sei angemerkt, dass die Flammentemperatur von H2 um ca. 400°C höher als die Flammentemperatur von Erdgas ist. Die Flammengeschwindigkeit von H2 ist ca. 7-mal so hoch wie die Flammengeschwindigkeit von Erdgas. Das bedeutet, dass der Brennraum der Gasturbine anders gestaltet und die Materialien an die erhöhten Temperaturen angepasst werden müssen. Dazu bedarf es noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit zumal sich die Produktionskosten der H2-befeuerten Gasturbinen in einem angemessenen Rahmen halten müssen.

Wenn man annimmt, dass die in der deutschen Kraftwerksstrategie genannten KW-Leistungen ab 2035 tatsächlich auf H2-Feuerungen umgestellt würden, stellt sich die Frage der Grenzkosten der mittels H2-Gasturbinen erzeugten elektrischen Energie im Jahr 2035.

Der Forecast für die H2-Gestehungskosten ist in der nachstehenden Grafik – die auf dieser Informationsschnittstelle bereits in anderen Artikeln verwendet wurde - dargestellt.

Man sieht, dass die Gestehungskosten von in Spanien erzeugtem H2 im Jahr 2035 bei ca. 110 € /MWh und bei in Deutschland erzeugtem H2 bei ca. 140 €/MWh liegen werden. (Anmerkung: die Gestehungskosten von in China erzeugtem H2 sind deshalb so niedrig, weil China bisher vorwiegend alkalische Elektrolyseure einsetzt. Diese Art der Elektrolyseure kann H2 beträchtlich kostengünstiger produzieren braucht aber eine konstante Produktionsrate, weil Schwankungen zu groben H2-Verunreinigungen führen und der Alkalische Elektrolyseur, bedingt durch Produktionsschwankungen, relativ fehleranfällig wird). Wenn man in Summe ca. 30 – 40 €/MWh für H2-Transport und H2-Speicherung ansetzt ergeben sich für H2 Gesamtkosten von ca. 150 €/MWh(Spanien) bzw. ca. 180 €/MWh(Deutschland). Ausgehend von einem Wirkungsgrad von 60% entstehen Brennstoffkosten in der Größe von ca. 250 €/MWh (aus Spanien importierter H2) bzw. ca. 300 €/MWh (in Deutschland produzierter H2). Unter Berücksichtigung von ca. 50 €/MWh zusätzlicher, variabler, Kosten, ergeben sich dadurch Grenzkosten der Stromerzeugung von ca. 300 €/MWh wenn man H2 aus Spanien bezieht und ca. 350 €/MWh bei Bezug von in Deutschland erzeugtem H2. Das Angebot in der Merit Order List könnte, in Abhängigkeit der Enge des Strommarktes, bedeutend höher ausfallen – siehe Preise während der Dunkelflaute im vorigen Jahr.