Deutschland muss erneuerbar produzierten Wasserstoff importieren, um fossile Brennstoffe zu ersetzen. Dieser könnte, statt gasförmig als Eisen transportiert werden, so eine Studie.

 

Wasserstoff gilt als der Schlüssel zu einer klimaneutralen Energiewirtschaft und zur
Dekarbonisierung der energieintensiven Industrie. Er soll für den Klimaschutz heutige fossile Energieträger wie Kohle, Erdgas oder -öl ablösen. Aktuell plant die Bundesregierung, dass aus erneuerbarem Strom in Deutschland Wasserstoff selbst hergestellt oder per Pipeline oder Schiff importiert wird.

Für Schiffstransporte wird Wasserstoff wegen der besseren Handhabbarkeit in anderen Stoffen wie Ammoniak (NH3) oder Methanol gebunden. Eine andere Möglichkeit wäre der Transport als Eisen, wirbt eine aktuelle Studie im Auftrag der Stiftung Klimaneutralität (SKN).

Dabei könne ein Land mit Eisenerzvorkommen (Fe2O3) mittels Direktreduktion reines Eisen (Fe) gewinnen. Dieses wird nach Deutschland transportiert und kann dort mit Wasser (H2O), Hitze und einem Katalysator wieder oxidiert werden. Dieser Prozess setzt den Wasserstoff aus dem Wasser frei. Vorteile sieht die Studie darin, dass Eisen besser gelagert und transportiert werden kann als ätzende Stoffe wie Ammoniak. Das oxidierte Eisen soll zudem zurückgeschickt werden, sodass ein Kreislauf entsteht.

Pilotanlage in Namibia startet noch dieses Jahr

Ein Pilotvorhaben startet das deutsche-namibische Unternehmen Hy Iron derzeit in Namibia. Die Anlage zur Direktreduktion des Eisens werde noch in diesem Jahr in Betrieb gehen, sagte SKN-Direktor Rainer Baake. Als Energiequelle dient eine große PV-Freiflächenanlage. Der einstige Staatssekretär im Bundeswirtschaftsministerium betonte, dass der Prozess zu günstigeren Preisen bei der Verstromung des Wasserstoffs führe als die Elektrolyse in Deutschland oder bei Wasserstofftransport als Ammoniak. Die Berechnungen der Studie erstellte die internationale Klassifizierungsgesellschaft Det Norske Veritas (DKV) mit Sitz in Norwegen.

Baake erläuterte: „Grünes Eisen ist ein Energiespeicher, der relativ einfach und
kostengünstig gelagert werden kann und mit dem am Kraftwerksstandort bedarfsgerecht große Mengen klimaneutralen Wasserstoffs erzeugt werden können.“ Dies käme vor allem für Backup-Kraftwerke oder Industrie infrage, die nicht in der Nähe einer Wasserstoffpipeline liegen. Er empfiehlt daher der Politik, die Nutzung von grünem Eisen in der Ausgestaltung des Kraftwerkssicherheitsgesetzes zu berücksichtigen.
 
Viele H2-Importquellen nutzen

Auch mit Blick auf Ausbaugeschwindigkeit und Versorgungssicherheit scheint es nach Ansicht der SKN ratsam, das Iron-to-Hydrogen-Verfahren zur Versorgung von Backup-Kraftwerken mit grünem Wasserstoff zu berücksichtigen. Bei den aktuell im Rahmen der Kraftwerksstrategie vorgesehenen Verfahren zur Vorhaltung und Bereitstellung von Wasserstoff ist mit physischen Ausbaugrenzen zu rechnen, etwa in der Verfügbarkeit natürlicher Kavernen zur Zwischenspeicherung. In der Bereitstellung über das Ammoniak-Cracking-Verfahren etwa stellen die Anzahl notwendiger Cracker sowie sichere Transportinfrastruktur eine Wachstumsgrenze dar.

Aufgrund des Vorkommens von Eisenerz und preiswerter erneuerbarer Stromerzeugung könnten auch beispielsweise Australien, Brasilien, Chile oder Südafrika grünes Eisen liefern, so der SKN-Direktor. Die in der Studie berücksichtigten Kosten beinhalten alle Elemente der Wertschöpfungskette (Erzeugung, Transport, Lagerung, Rückverstromung).

Die Technologie könnte laut Baake eine passende Ergänzung zum Wasserstoff-Kernnetz darstellen, da sie dezentrale H2-Bereitstellung ermöglicht. Ammoniak sei höchstwahrscheinlich auf das zentrale Cracken an den Einfuhrhäfen beschränkt, da Ammoniak-Cracker weniger flexibel nutzbar sind und zudem ein strengeres Sicherheitsprotokoll bei Transport und Lagerung erforderlich ist.

Die Studie „Wasserstoff aus grünem Eisen“  steht als PDF zum Download bereit.