Wasserstoff in der Gas-Infrastruktur

Die Gas-Infrastruktur bietet gewaltige Speichermöglichkeiten für regenerativ erzeugten Wasserstoff. Und die Einspeisung von reinem Wasserstoff ins Gas-Netz ist nicht neu: Bis Mitte des 20. Jahrhunderts waren dem damaligen Stadtgas gut 50 Prozent Wasserstoff beigemischt – Stadtwerke und Netzbetreiber blicken somit auf langjährige Erfahrungen zurück.

Eine eigene flächendeckende Infrastruktur für Wasserstoff z. B. mit Verteilernetz, Speichern und Tankstellen gibt es nicht. Und es braucht auch keine, da es bereits das bundesweite Gas-Netz gibt, das auch dem Wasserstoff zur Einspeisung und Speicherung zur Verfügung steht. Wasserstoff ist ein Gas und kann wie Erdgas unter hohem Druck zusammengepresst oder in flüssiger Form gespeichert werden. Das über 540.000 Kilometer lange Gas-Netz und die existierenden Gas-Speicher bieten gewaltige Speichermöglichkeiten für regenerativ erzeugten Wasserstoff. Dies unterstreicht das Potenzial für grünes Gas in Deutschland, denn schon ein Anteil von 1 Prozent Wasserstoff am jährlichen deutschen Gas-Verbrauch entspricht einem Energiegehalt von 9,3 TWh.

Die Gas-Infrastruktur ist das einzige schon jetzt verfügbare Speichersystem in Deutschland, das diese Menge an Energie aufnehmen und auch wieder abgeben kann – sie ist schon heute wasserstoffkompatibel. Überschüssiger Ökostrom, umgewandelt in Wasserstoff kann somit über das Gas-Netz zu den Verbrauchern transportiert werden. Zudem verbindet die Gas-Infrastruktur alle Sektoren – Industrie, Haushalt, Gewerbe und Verkehr – miteinander.

Gasnetz fast vollständig wasserstofffähig

Im Projekt Ready4H2 wird untersucht, wie die europäischen Gasversorgungsnetze den Aufbau eines starken Wasserstoffmarktes unterstützen und die europäischen Fit-for-55-Klimaziele verwirklichen können. Laut einem im Dezember 2021 veröffentlichten Bericht sind in 16 europäischen Ländern 96 Prozent der Gasleitungen materialseitig für die Umstellung auf Wasserstoff geeignet. Es gilt nun auch marktseitige und regulatorische Herausforderungen, wie z. B. Fragen zur Preisgestaltung, zu verfügbaren Mengen sowie zum fehlenden Regelwerk auf EU-Ebene, anzuzgehen. 

Wasserstoff-Drehkreuz für Europa

Mit der Gas-Infrastruktur ist bereits das Fundament für eine erfolgreiche Wasserstoffzukunft gelegt. Denn Deutschland ist der zentrale Knotenpunkt im europäischen Erdgasnetz, da hier eine Vielzahl von Erdgas-Importpipelines anlanden, und hat dadurch ein hohes Potenzial für die Wasserstoffherstellung. Schiffsimporte würden mit deutlich höheren Kosten aufwarten. Aber auch hier entwickelt sich die Gas-Infrastruktur mit Importterminals für verschiedene Gase künftig weiter. Wir haben eine Infrastruktur, die wir nutzen können, um im Markt Wasserstoff zu erzeugen und künftig importieren zu können. Richtig umgesetzt, kann die Nationale Wasserstoffstrategie Deutschland zum europäischen Wasserstoff-Drehkreuz machen. Die Gas-Branche steht bereit, um gemeinsam mit Politik und Energiepartnern einen internationalen Markt für Wasserstoff auszubauen.

Vision für ein Wasserstoff-Netz

Deutschland ist ein Gas-Transitland und an europäische Regeln zur Gasqualität gebunden. Das Beimischungspotenzial von Wasserstoff in das Gasnetz hat bei steigendem Verbrauch somit Grenzen. Derzeit liegt die Beimischungsgrenze bei 10 Prozent. Sinnvoll und wahrscheinlich ist es, dass die Beimischung bis zu einem bestimmten Prozentsatz erfolgt und sich ein zusätzliches reines Wasserstoff-Netz entwickelt. Dafür sollen bestehende Erdgasleitungen auf Wasserstoff umgestellt werden. Gerade bei einer Zunahme von H2-Autos und bei einem flächendeckenden Einsatz von Brennstoffzellen zur Strom- und Wärmeversorgung sowie der industriellen Verwendung von Wasserstoff muss eine entsprechende H2-Infrastruktur aufgebaut werden. Dafür sollen potenzielle Regionen zur Wasserstofferzeugung mit den großen Verbrauchern verbunden werden. Dieses H2-Netzes kann zur sinnvollen Verknüpfung und gleichmäßigen Auslastung von Strom- und Gas-Netz beitragen.

H2-Startnetz 2030

Die deutschen Fernleitungsnetzbetreiber haben bereits Anfang 2020 einen Vorschlag für ein deutsches Wasserstoffnetz erarbeite: Regionen zur potenziellen Wasserstofferzeugung sollten mit den großen Verbrauchern von Wasserstoff durch die Nutzung bestehender Gas-Fernleitungen verbunden werden. Das visionäre H2-Netz umfasst 5.900 Kilometer und setzt zu 90 Prozent auf dem bestehenden Gas-Netz auf. In Reichweite dieses H2-Netzes befinden sich:

  • Kavernenspeicher für die potenzielle Nutzung als Wasserstoffspeicher
  • industrielle Abnehmer wie z. B. die chemische Industrie
  • lokale Wasserstoffnetze
  • große Ballungsräume, die durch die Beimischung von Wasserstoff in die regionalen Verteilnetze CO2-Minderungen im Wärmemarkt realisieren können
  • rund 80 Prozent des Fahrzeugbestands und Teile des nicht elektrifizierten Schienenverkehrs, um einen Beitrag zur Verkehrswende zu ermöglichen
  • Regionen mit hohem Aufkommen erneuerbarer Energien zu Wasserstofferzeugung
  • mögliche Importstandorte für Wasserstoff

Im Mai 2020 veröffentlichten die Fernleitungsnetzbetreiber die konkrete Planung für das H2-Startnetz im Rahmen des Netzentwicklungsplans Gas 2020-2030 (NEP Gas) in der sogenannten Grüngas-Variante. Es soll Grüngas-Projekte zur Wasserstoff-Erzeugung in Norddeutschland mit Bedarfsschwerpunkten in Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen verbinden. 1.100 Kilometer der bestehenden Gas-Leitungen sollen dafür auf Wasserstoff umgestellt werden und weitere 100 Kilometer Wasserstoff-Infrastruktur müssen neue geschaffen werden. Das Wasserstoff-Startnetz kann laut FNB Gas mit einer Investitionshöhe von etwa 660 Mio. Euro umgesetzt werden und würde zu einer geringfügigen Erhöhung der Fernleitungs-Netzentgelte von weniger als einem Prozent im Jahr 2031 führen. 

Wasserstoffhochlauf benötigt optimierte Regulatorien

Für die Realisierung des Markthochlaufs treibhausgasarmen Wasserstoffs muss der energiewirtschaftliche Regulierungsrahmen angepasst und optimiert werden. Dies betrifft vor allem eine passende und technologieoffene Legaldefinition im Energiewirtschaftsrecht und Änderungen weiterer Rechtsnormen wie KWK-G oder GEG sowie die Anpassung der technischen Regeln und Normen für eine Wasserstoff-Readiness der Gas-Infrastruktur.

Das Bundeskabinett hatte im Februar 2021 einen Gesetzesentwurf zur Umsetzung unionsrechtlicher Vorgaben und zur Regelung reiner Wasserstoffnetze im Energiewirtschaftsrecht beschlossen. Der Gesetzesentwurf sah eine strikte Trennung von Erdgas- und Wasserstoffnetzen vor. Damit lehnte die Bundesregierung eine gemeinsame Finanzierung des Aufbaus der Wasserstoffinfrastruktur durch Erdgas- und Wasserstoffkunden mit Verweis auf EU-Recht ab. Da aber noch keine neue EU-Gesetzesgrundlage vorliegt, folgte im Juni die Novellierung des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG), um eine deutsche H2-Infrastruktur schrittweise aufzubauen. 

Dabei wird nun Wasserstoff als eigenständiger Energieträger neben Gas gestellt und gilt so für reine Wasserstoffleitungen, soweit er zur leitungsgebundenen Energieversorgung verwendet wird – für die Beimischung von H2 ins Gas-Netz bleibt der bisherige Rechtsrahmen bestehen. Auch Wasserstoffnetze, die von der Dimensionierung nicht von vornherein auf die Versorgung bestimmbarer, schon bei der Netzerrichtung feststehender oder bestimmbarer Kunden ausgelegt sind, sondern grundsätzlich für die Versorgung jedes Kunden offenstehen, werden nun eigenständig betrachtet. Ebenso werden Wasserstoffstoffspeicheranlagen separat aufgeführt. 

Das EnWG sieht für Netz-Betreiber (Bestand, neu oder Umstellung) ein einmaliges und unwiderrufliches Wahlrecht, dass ganzheitlich für den Betreiber, nicht für einzelne Leitungen gilt, vor. Sie können sich dafür entscheiden, ob sie der neu eingeführten Regulierung von Wasserstoffnetzen unterliegen wollen oder nicht. Entscheidet sich ein Netzbetreiber gegen die Regulierung, wird er nicht von den Vorgaben hinsichtlich Netzzugang, Entgeltbildung und Entflechtung erfasst. Vermutlich wird diese Entscheidung nur vorläufigen Bestand haben, da der Gesetzgeber davon ausgeht, dass mittelfristig die Einführung einer umfassenden Regulierung für alle verbundenen Wasserstoffnetze notwendig wird. Insgesamt wirkt die Gesetzgebung an dieser Stelle etwas unentschlossen. Dennoch scheinen mit der Perspektive einer einheitlichen Regulierung von Gas- und Wasserstoffinfrastruktur die rechtlichen Grundlagen für den Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur aus dem bestehenden Gasnetz heraus gelegt worden zu sein.

Auf europäischer Ebene muss der weitere politische Prozess auf abgewartet werden: Anfang 2021 hatte die Europäische Kommission eine Konsultation zu ihrer Roadmap für ein Wasserstoff- und Gasmarkt-Dekarbonisierungspakets (Hydrogen and Gas Market Decarbonisation Package) initiiert. Im Juni folgte ein weiterer Konsultationsschritt, der die konkrete Überarbeitung der bestehenden Gasmarktregeln in einem legislativen "Wasserstoff- und Gasmarkt-Dekarbonisierungspaket" vorbereiten soll. Die Fernleitungsnetzbetreiber haben sich dazu mit konkreten Aspekten eingebracht, die darauf abzielen

  • die Gasmarktregeln auf Wasserstoff anzuwenden, um dadurch v. a. Rechtssicherheit für Investoren zu schaffen,
  • die Rolle der Gasfernleitungsnetzbetreiber so zu definieren, dass diese Wasserstoffinfrastrukturen (On- und Offshore) besitzen, betreiben und finanzieren dürfen, unabhängig davon, ob sie aus bestehender Gasinfrastruktur umgewidmet oder neu gebaut wurde,
  • eine geeignete Finanzierungs- und Entgeltregelungen für Gasfernleitungsnetzbetreiber zu schaffen, die die Deckung der Investitionskosten innerhalb eines regulatorischen Rahmens sicherstellen,
  • eine Quote für grünes Gas einzuführen, die die Lieferanten dazu verpflichtet, einen definierten Anteil grüner Gase (z. B. Wasserstoff) in ihrem Portfolio bereitzustellen, um Anreize für den Einsatz grüner Gase und den Ausbau der entsprechenden Technologien zu schaffen,
  • alle Energieinfrastrukturen (Strom, Gas und Wasserstoff) systemisch, technologieneutral und koordiniert zu planen, wobei für jede individuelle Bedarfssituation der effizienteste Infrastrukturtyp gewählt werden sollte,
  • den zu schaffenden gesetzlichen Rahmen technologieoffen zu gestalten, um keine Technologien zu behindern oder zu benachteiligen.
Expertenthema

Gasnetz und Wasserstoffnetz sind eine Einheit und sollten daher sowohl regulatorisch als auch netzplanerisch als solche betrachtet werden. Nur mit dieser Perspektive können wir die Infrastruktur volkswirtschaftlich sinnvoll von Erdgas auf Wasserstoff umstellen und den Transformationsprozess zum Erfolg führen. Und nur dann besteht die Chance, die Klimaziele sowohl in der Industrie als auch im Wärmemarkt zu erreichen.

Inga Posch, Geschäftsführung FNB Gas
{image_alt