Jede Woche gibt es atemlose Ankündigungen über einen neuen Wasserstoff für Energiespiele. Es könnte sich um eine 121 km lange Wasserstoff-Personenzugstrecke handeln. Es könnte sich um eine Absichtserklärung handeln, vielleicht irgendwann in der Zukunft viele erneuerbare Energien zu bauen, um Wasserstoff in Namibia herzustellen. Es könnte sich um ein Flugzeug handeln, das zehn Minuten lang mit einem von Wasserstoff angetriebenen Propeller fliegt.
Weniger atemlos angekündigt und gehyped ist die stille Aufgabe von Schema um Schema um Schema, da sie nicht aufgehen.
Das, was mir heute Morgen daran erinnerte, war die Ankündigung, dass Equinor, Air Liquide und Eviny vollständig waren ihr norwegisches Projekt für grünen Wasserstoffschifffahrtstreibstoff aufzugeben. Sie hatten einen Standort neben einer Equinor-Raffinerie ausgesucht, wo sie eine Elektrolyseanlage bauen und täglich sechs Tonnen verflüssigten Wasserstoff herstellen wollten.
Bei etwa 50 MWh pro Tonne Wasserstoff für die Elektrolyse sind das etwa 300 MWh pro Tag. Und bei etwa einem Drittel der Energie im Wasserstoff, um ihn zu verflüssigen, sind das weitere 67 MWh oder so. Fügen Sie Energie für alles andere in der Anlage hinzu und nennen wir es etwa 380 MWh pro Tag. Das wären etwa 140 GWh pro Jahr gewesen, wenn man eine ziemlich konstante Produktion annimmt. Der Elektrolyseur selbst hätte je nach Auslastung im Bereich von 12,5 bis 20 MW gelegen.
Sie hätten Industriepreise für Großverbraucher gezahlt, etwa 58 USD pro MWh zu durchschnittlichen Kursen der letzten 15 Jahre. Dies umfasst mehrere Erzeugungsquellen, Übertragung, Festigung und regulatorische Preise. Das wären etwa 8 Millionen Dollar jährlich gewesen, nur für Strom. Das sind etwa 3.700 $ pro Tonne flüssigem H2 oder etwa 3,70 $ pro kg. Diese Stromkosten werden nicht sinken. Es gehört bereits zu den niedrigsten Tarifen für Strom, die bis zur Dekarbonisierung des Netzes in der Spätphase existieren oder sogar existieren können, wobei riesige Mengen an erneuerbaren Energien, HGÜ und Speicherung größtenteils amortisiert sind. Das sind ungefähr 2100 und können getrost ignoriert werden.
Das sind übrigens nur Betriebskosten. Geht man von einem Auslastungsgrad von 80 % aus, läge der Elektrolyseur im 16-MW-Bereich. Als die IEA stellt trocken fest, „Die CAPEX-Anforderungen liegen derzeit im Bereich von 500 bis 1.400 USD/kWe für alkalische Elektrolyseure und 1.100 bis 1.800 USD/kWe für PEM-Elektrolyseure, während die Schätzungen für Elektrolyseure mit Festoxidelektrolysezellen (SOEC) zwischen 2.800 und 2.800 USD/kWe liegen. 5 600/kWe.“ Nehmen wir das untere Ende dieser Spanne an, nehmen wir 1.200 USD pro kWe, was auf einen CAPEX von nur 19 Millionen USD für einen Elektrolyseur hindeutet. Wenn man das über ein paar Jahre amortisiert, kommen vielleicht 4 Millionen Dollar pro Jahr hinzu, was die Kosten des Wasserstoffs um etwa 50 % höher macht, im Bereich von 5.600 Dollar pro Tonne. Wahrscheinlich werden Elektrolyseure billiger, aber sie werden nicht in jeder Schachtel Cracker Jacks zu finden sein.
Hinzu kommen natürlich die CAPEX der restlichen Anlage, einschließlich der etwa 27 Industriekomponenten, die rund um den Elektrolyseur benötigt werden, und dann der mehrstufige Verflüssigungsprozess. Das summiert sich wahrscheinlich auf vielleicht das Dreifache der Kosten für die teuren Elektrolyseurkomponenten oder weitere 60 Millionen US-Dollar, was zu weiteren 8 Millionen US-Dollar pro Jahr an amortisierten Kosten führt. Allein das verdoppelt die OPEX-Kosten und verwandelt die Basis von 3.700 US-Dollar in etwa 9.300 US-Dollar pro Tonne flüssigem H2 oder etwa 9,30 US-Dollar pro nicht geliefertem kg. Letzteres wird nicht billiger. Dies sind bereits standardisierte Industrieprodukte. Sie sind schon ungefähr so billig, wie sie bekommen können.
Das ist alles einfache Mathematik, die 2021 verfügbar war, als das Projekt mit viel Tamtam angekündigt wurde. Nicht, dass irgendjemand dafür eine Serviette und einen Bic-Stift gezückt hätte. Wo ist da der Spaß?
Das Projekt wurde sofort in die engere Wahl für Europas großen Wasserstoff-Innovationsfonds, die 5,7 Milliarden US-Dollar schwere IPCEI Hy2Tech-Initiative, aufgenommen. Ja, die Europäer verstehen es wirklich, Projekte so zu benennen, dass sie von der Zunge rollen, wenn die Zunge jemandem gehört, der damit Knoten in Kirschenstängel schlagen kann.
Natürlich war es ein Bait-and-Switch-Projekt, zumindest von Equinors Seite. Die Dokumente machen deutlich, dass die eigentliche Absicht war die Herstellung von blauem Wasserstoff durch Dampfreformierung von SMR. Das ist der ganze Grund, warum die Öl- und Gasriesen Wasserstoff so stark vorantreiben. Während sie für Projekte wie Aurora nicht aufdecken oder wahrscheinlich sogar die Serviettenrechnung machen, wissen sie, dass es keine Möglichkeit gibt, Wasserstoff zu einem Energieträger zu machen und diesen Wasserstoff mit erneuerbaren Energien und Elektrolyse in der denkbar entferntesten Zeitachse herzustellen.
Projektion der Wasserstoffnachfrage bis 2100, Diagramm vom Autor
Lass uns ein bisschen rechnen, sollen wir? Derzeit stellen wir etwa 120 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr her. Meine Prognose für den verbleibenden Wasserstoffbedarf, nachdem wir den größten Verbraucher, Ölraffinerien mit 38 Millionen Tonnen, losgeworden sind, den zweitgrößten Verbraucher, Düngemittel auf Ammoniakbasis, mit 31 Millionen Tonnen reduziert und die Stahlerzeugung hinzugefügt haben, deutet darauf hin, dass wir 95 Millionen benötigen werden Tonnen Wasserstoff pro Jahr im Jahr 2100.
Bei 50 MWh pro Tonne sind das am Ende 4.800 TWh allein für Wasserstoff für industrielle Anwendungen. Willst du alle 120 Millionen Tonnen säubern? Das sind 6.000 TWh. Wie viel erneuerbarer Strom wurde im Jahr 2021 aus allen Quellen erzeugt, einschließlich Wind, Sonne, Wasser, Biomasse und dergleichen? Etwa 8.000 TWh. Allein die Bereinigung bestehender Nutzungen von Wasserstoff erfordert, dass wir 60 % bis 75 % mehr erneuerbare Energien bauen.
Machen wir noch etwas Mathe. Wie viele Barrel Öl werden täglich verbraucht? Etwa 94 Mio. Um 25 % davon geht in gesellschaftlich vorteilhaftere Anwendungen, indem es langlebige Produkte und industrielle Rohstoffe herstellt, anstatt verbrannt zu werden, um Luftverschmutzung und Klimawandel zu verursachen. Damit bleiben etwa 70 Millionen Barrel Kraftstoff pro Tag übrig, die ersetzt werden müssen.
Wie viel Wasserstoff wäre nötig, um das zu ersetzen? Nun, ein Barrel Öl hat ungefähr 6.120 MJ und ein kg Wasserstoff ungefähr 120 MJ, also braucht man ungefähr 51 kg Wasserstoff. Nehmen wir im Zweifelsfall die höhere Energieeffizienz von Brennstoffzellen gegenüber Verbrennungsmotoren an, und das bringt uns auf etwa 31 kg Wasserstoff, um die Kraftstoffe in einem Barrel Öl zu ersetzen. Das bedeutet, dass wir ungefähr 2,2 Millionen Tonnen Wasserstoff benötigen, was vernünftig klingt, bis Sie sich daran erinnern, dass dies jeden einzelnen Tag der Fall ist. Das bedeutet, dass wir jedes Jahr etwa 800 Millionen Tonnen mehr Wasserstoff benötigen würden, etwa das Siebenfache unserer heutigen weltweiten Gesamtproduktion.
Das würde natürlich mehr als das Fünffache des gesamten erneuerbaren Stroms erfordern, den wir in der gesamten Geschichte der menschlichen Gesellschaft gebaut haben, und es bleibt nichts übrig für Kleinigkeiten wie Beleuchtung, Kühlung, Klimaanlage oder die Rechenzentren, die dienen uns Katzenvideos.
Derzeit stammen 99 % unseres gesamten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen, hauptsächlich Erdgas, aber auch Kohle ist darin enthalten, mit noch schlimmeren CO2-Emissionen. Es ist ein Klimawandelproblem im Ausmaß der gesamten Luftfahrt weltweit. Um das zu beheben, müssen wir die erneuerbare Erzeugung fast verdoppeln. Wasserstoff zu einer Energiequelle zu machen, würde ein Vielfaches davon erfordern.
Die Menschheit kann das eigentlich nicht. Es gibt keinen sinnvollen wirtschaftlichen Weg, bei dem grüner Wasserstoff fossile Brennstoffe ersetzt. Aber wenn die Industrie für fossile Brennstoffe die Menschen davon überzeugen kann, dass sie weiterhin etwas für Energie verbrennen müssen und dass Wasserstoff das Ding ist, dann können sie energieraubende Kohlenstoffabscheidungstechnologien in ihre Dampfreformierungs- und Kohlevergasungsanlagen einbauen und einen winzigen Bruchteil davon reparieren die vorgelagerten Emissionen, viel Lobbying-Geld ausgeben und Regierungen dazu bringen, sich der Illusion hinzugeben, dass blauer Wasserstoff eine Klimalösung ist.
Und voila, anstatt dass ihre fossilen Brennstoffreserven vielleicht 2 Cent auf den Dollar wert sind, sind sie plötzlich mehr wert, weil sie die zusätzlichen Kosten für die Herstellung von blauem Wasserstoff an die Welt weitergeben würden. Die Nähe von Aurora zur Raffinerie von Equinor macht allmählich mehr Sinn, oder?
Aber Equinor, Eviny und Air Liquide stießen auf einen Haken. Sie begannen damit, flüssigen Wasserstoff an die norwegische Schifffahrtsindustrie zu verkaufen. Und die Schifffahrtsindustrie betrachtete die Energiedichte nach Volumen von Wasserstoff (sehr niedrig) und die Kosten von Wasserstoff im Vergleich zu aktuellen Kraftstoffen (sehr hoch) und die Herausforderungen beim Bunkern von flüssigem Wasserstoff (eine lange, lange Liste) und sagte absolutt ikke.
Nach vielem Klopfen an Türen hatten sie keine Bestellungen für ihren sehr teuren, sehr schwer zu bunkernden, sehr schwer auf Schiffen zu transportierenden flüssigen Wasserstoff. Und vermutlich bekamen sie nicht genug von den 5,7 Milliarden Dollar an europäischer Wasserstofffinanzierung. Also haben sie den Laden letzte Woche komplett geschlossen, nachdem sie das Projekt Ende 2022 pausiert hatten.
Das heißt übrigens nicht, dass die Schifffahrt ihre Lektion in Sachen Wasserstoff gelernt hat. Maersk setzt auf grünes Methanol, hat einen Haufen Dual-Fuel-Schiffe gekauft und sich zu einem verpflichtet wenige Quellen für grünes Methanol. Dieser Brennstoff ist aus verschiedenen Gründen problematisch, aber der größte ist aus dieser Analyse der Aurora-Anlage ersichtlich, nämlich die Notwendigkeit, Wasser mit großem Aufwand zu elektrolysieren, um Wasserstoff herzustellen. Man nehme die Verflüssigung weg, füge dazu, irgendwo CO2 zu bekommen und den Herstellungsprozess für Methanol, und die Kosten sind ungefähr gleich, also richtig teuer. Und Methanol hat 45 % der Energiedichte von Diesel, also müsste das Bunkern um das 2,2-fache erweitert werden, was die Hafenfläche verkleinert, und die Kraftstofftanks auf Schiffen müssten um das 2,2-fache erweitert werden, und Sie könnten nicht einfach vorhandenes Bunkern wiederverwenden, weil Wir brauchen immer noch aktuellen Bunkertreibstoff, bis der Übergang abgeschlossen ist. Grünes Methanol bleibt aus diesen Gründen von meiner Liste der Meeresenergie-Ersatzstoffe gestrichen.
Oh, und Methanex’ Bait-and-Switch-Methanol mit 95 % Erdgas und 5 % Biomethan ist nicht einmal im Entferntesten eine brauchbare Alternative. Das ist einfach ungeheuerliches Greenwashing durch ein Unternehmen und eine Industrie, die wollen, dass die Methanolmengen um den Faktor drei wachsen und Dollarzeichen haben, wo ihre Augen früher waren.
Eine andere Option, die andere in Betracht ziehen, ist grünes Ammoniak. Erraten Sie, was. Mehr grüner Wasserstoff. Gleiche Kostenherausforderungen. Noch weniger Energiedichte als Methanol. Und es ist ein absolut schreckliches Gesundheitsrisiko, das viel schlimmer ist, wenn es Wasser ausgesetzt wird. Wie ein Beamter des öffentlichen Gesundheitswesens in den Niederlanden, einer, der für drei Häfen und eine Reihe von Städten verantwortlich ist, kürzlich sagte, würde das Bunkern von Ammoniak in Häfen zu dem Risiko führen, dass Zehntausende von Menschen im Falle einer Verschüttung sterben, und das konnte er nicht verstehen, warum es überhaupt in Erwägung gezogen wurde.
Ich persönlich habe lange gebraucht, um mich durch das Dickicht der marinen Dekarbonisierung zu arbeiten und zu einer Meinung zu kommen. Meiner überlegten Meinung nach werden sie als Batterien für die gesamte Binnenschifffahrt und zwei Drittel des Kurzstreckenseeverkehrs und als Biokraftstoffe für den Rest enden. Grüner Wasserstoff wird einige Biokraftstoffprozesse ergänzen, aber das war es auch schon. Und die Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff deutet darauf hin, dass Biokraftstoffpfade, die überhaupt keinen Wasserstoff benötigen, billiger sein werden.
Programme für grünen Wasserstoff für Energie stoßen alle auf die gleichen Probleme: Niemand will das Zeug kaufen, und die Regierungen haben nicht die Billionen aufgebracht, die erforderlich sind, um sie zu subventionieren. Wann immer sich Tabellenkalkulatoren einmischen, fällt grüner Wasserstoff als brauchbare Energieoption vom Tisch. Wir werden den überwiegenden Teil des von uns verbrannten Öls durch Strom ersetzen, aber wir tun dies viel direkter und effizienter über Netzverbindungen und Batterien, sodass wir keine absurden Mengen an erneuerbaren Energien aufbauen müssen. Erwarten Sie noch viel mehr Ankündigungen über die Abschaltung von Wasserstoff für Energieprojekte wie die jüngste von Equinor, Air Liquide und Eviny. Und erwarten Sie, dass sie nicht annähernd so viel Presse bekommen wie neue Wasserstoff für Energieankündigungen.
Ich mag keine Paywalls. Du magst keine Paywalls. Wer mag Paywalls? Hier bei CleanTechnica haben wir eine Zeit lang eine begrenzte Paywall implementiert, aber es fühlte sich immer falsch an – und es war immer schwierig zu entscheiden, was wir dahinter setzen sollten. Theoretisch gehen Ihre exklusivsten und besten Inhalte hinter eine Paywall. Aber dann lesen es weniger Leute! Wir mögen Paywalls einfach nicht und haben uns daher entschieden, unsere abzuschaffen.
Leider ist das Mediengeschäft immer noch ein hartes Halsabschneidergeschäft mit geringen Margen. Es ist eine nie endende olympische Herausforderung, über Wasser zu bleiben oder vielleicht sogar – keuchen – wachsen. So …