Der Mineralölkonzern Shell baut vor den Stadtgrenzen Kölns einen Wasserstoffelektrolyseur. In NRW sind ähnliche Projekte trotz hochgesteckter Klimaziele rar. Die Gründe
Von wegen „Wasserstoff marsch“Millionenprojekt in Wesseling – und trotzdem fehlt der Durchbruch beim Wasserstoff
Von Janne Ahrenhold
6 min
NRW-Staatssekretär Paul Höller (Mitte) besichtigt den unfertigen Bau des Wasserstoff-Elektrolyseurs gemeinsam mit den Shell-Managern Jan-Peter Groot Wassink (links) und Jens Müller-Belau (rechts) im Energie- und Chemiepark Wesseling.
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Wasserstoff, so heißt es immer wieder, ist der Schlüssel zu einer klimaneutralen Zukunft. Bund und Land wollen ihn als zentrale Säule der Energiewende zementieren – doch das ist gar nicht so einfach, wie ein Blick in die nordrhein-westfälische Industrie zeigt.
In Wesseling will unter anderem der Mineralölkonzern Shell ab dem kommenden Jahr Wasserstoff in großem Stil produzieren. Der Konzern investiere einen dreistelligen Millionenbetrag in das Projekt, auch EU-Gelder fließen in den futuristischen Neubau, heißt es. Was Shell als großen Schritt auf dem Weg Richtung Dekarbonisierung beschwört, scheint – mit einem Blick auf das Industrieland NRW – nur ein Tropfen auf den heißen Stein zu sein. Denn der Wasserstoffhochlauf stockt, auch weil Investitionsanreize fehlen. Ein Überblick:
Ist Wasserstoff wirklich so alternativlos, wie er dargestellt wird?
Als klimaneutraler Energieträger konkurriert grüner Wasserstoff mit Elektrizität. Während diese im Bereich Mobilität (E-Autos sind weit mehr verbreitet als Brennstoffzellen-Pkw) dem Wasserstoff den Rang abgelaufen hat, gilt H₂ etwa in der Chemieindustrie weiterhin als unabdingbar. Das Wirtschaftsministerium des Landes Nordrhein-Westfalen schreibt: „Als Speicher für Strom aus Erneuerbare-Energien-Anlagen, als Kraftstoff oder in der Industrie kommt er immer dort zum Einsatz, wo eine direkte Nutzung von erneuerbaren Energien nicht möglich ist.“ Das Potenzial sei groß. „Ein Viertel der aktuellen CO₂-Emissionen in Nordrhein-Westfalen kann allein durch Wasserstoff eingespart werden“, heißt es.
Was baut Shell auf dem Betriebsgelände in Wesseling?
Das Mineralölunternehmen baut eine neue Produktionsanlage für die Herstellung von „ökologisch sensiblem“ Wasserstoff, die 2027 in Betrieb gehen soll. Der Elektrolyseur mit dem Namen „Refhyne 2“ soll jährlich bis zu 16.000 Tonnen Wasserstoff produzieren. Bereits 2021 ist ein erster, wesentlich kleinerer Elektrolyseur auf dem Betriebsgelände in Wesseling ans Netz gegangen. Die Funktion der beiden Hightech-Geräte ist die gleiche: Bei der PEM-Elektrolyse wird Wasser mittels Strom in seine Teile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. 100 Megawatt aus erneuerbaren Energien fließen laut Shell dafür von Wind- und Solarparks aus dem Norden Richtung Rheinland. Das Wasser stammt aus dem nahegelegenen Rhein.
Der 20 Meter hohe,10.000 Quadratmeter große Rohbau des Elektrolyseurs steht. Markant sind die flügelartigen Dächer, in denen der Sauerstoff, der bei der Spaltung als Nebenprodukt entsteht, aufgefangen wird.
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Wer kann den grünen Wasserstoff nutzen?
An einer Tankstelle werden Endverbraucher das Produkt nicht zapfen können, auch für Kunden aus der Industrie ist es nicht vorgesehen. Shell nutzt die Energie für den Betrieb der eigenen Raffinerie. Etwa zehn Prozent des Wasserstoffbedarfs werden den Angaben zufolge durch Refhyne 1 und 2 gedeckt.
Elektrolyseure können zehn Prozent des Wasserstoffbedarfs von Shell in Wesseling decken
Wofür benötigt eine Raffinerie überhaupt Wasserstoff?
Der Einsatz von Wasserstoff in Raffinerien ist jahrelanger Usus. Das Gas vermeidet die Entstehung von Koks in Hochtemperaturprozessen und ist Teil des Cracking-Prozesses: der Aufspaltung von Öl in höherwertige Produkte wie Benzin, Diesel und Treibstoff. Klassischerweise wird der Wasserstoff allerdings aus billigerem Erdgas hergestellt. Dabei wiederum entsteht klimaschädliches CO₂. Er gilt dann als grau und nicht als grün.
Warum investiert die Industrie in grünen Wasserstoff, wenn die Nutzung von grauem Wasserstoff doch günstiger wäre?
Raffinerien wie Shell, British Petroleum (BP) und TotalEnergies haben sich auf die Fahnen geschrieben, künftig klimaneutral zu produzieren und stehen in den kommenden Jahrzehnten vor einem Transformationsprozess. Durch die Verarbeitung von Rohöl zu Diesel, Flugbenzin, Heizöl oder Chemikalien gelten sie als größter Verursacher von Treibhausgasen. Shell machte 2021 bundesweit einen Prozent aller CO₂-Emissionen aus. Hinter der Investitionsbereitschaft in grüne Alternativen steckt jedoch mehr als der Gedanke ans Klima: „Die sogenannte Treibhausgasminderungs-Quote verpflichtet Raffinerien, die CO₂-Emissionen, die bei der Produktion oder der Nutzung von fossilen Kraftstoffen ausgestoßen werden, zu reduzieren“, erklärt Ann-Kathrin Klaas vom Energiewirtschaftlichen Institut an der Universität zu Köln. Der Einsatz von Elektrolyseuren hat also auch wirtschaftliche Gründe.
Welche Rolle spielt Wasserstoff in der nordrhein-westfälischen Wirtschaft?
Eine große – das liegt an der energieintensiven Stahl- und Chemieindustrie, an der laut Industrie- und Handelskammer (IHK) NRW mehr als 273.000 Arbeitsplätze hängen. „Schon heute kommen 30 Prozent der deutschen Wasserstoff-Nachfrage aus der nordrhein-westfälischen Industrie. Deshalb braucht es innovative Lösungen, die für eine CO₂-neutrale Deckung des Wasserstoffs sorgen“, sagte Staatssekretär Paul Höller (Grüne) beim Richtfest des Shell-Elektrolyseurs.
Nicht nur Import: Wasserstoffproduktion als Chance für Resilienz
Gerade vor dem Hintergrund der geopolitischen Lage sei die lokale Produktion von Wasserstoff entscheidend. „Die Umstellung von Energie ist für Nordrhein-Westfalen, für Deutschland und Europa eine große Chance, resilienter zu werden, Abhängigkeiten zu beenden und krisenfester zu agieren, auch um die Wertschöpfung vor Ort zu erhalten.“ Schon als der erste Elektrolyseur 2021 in Wesseling an den Start ging, verkündete der damalige Ministerpräsident Armin Laschet (CDU): „Das ist der Startschuss in ein klimaneutrales Industrieland – Wasserstoff marsch.“ Er sehe Wasserstoff als Mittel, um Industrie-Arbeitsplätze in Deutschland zu sichern, sagte der CDU-Politiker damals. Die politischen und wirtschaftlichen Visionen haben sich seitdem kaum geändert, die Umsetzung hängt den ambitionierten Zielen jedoch hinterher.
Welche Unternehmen in NRW setzen bereits auf Wasserstoff oder planen damit?
Die Wasserstoffkarte des Landes NRW zeigt rund 300 H₂‑basierte Projekte, darunter sind aber auch Forschungseinrichtungen oder Wasserstofftankstellen gelistet. Große Industrieanwendungen sind deutlich seltener. Unter anderem entsteht im Chempark Dormagen eine Hydrieranlage zur Speicherung und zum Transport von grünem Wasserstoff, die den Angaben zufolge 2027 in Betrieb gehen soll.
Die Stahlindustrie emittiert besonders viel CO₂. Mithilfe von Wasserstoff soll sich das beim Essener Konzern Thyssenkrupp ändern. Land und Bund fördern das Vorhaben mit zwei Milliarden Euro.
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Das prominenteste Beispiel ist Thyssenkrupp: In Duisburg soll bis Ende des Jahres der deutschlandweit erste wasserstoffbasierte Hochofen entstehen. In der Direktreduktionsanlage mit seinen zwei nachgeschalteten Einschmelzern sollen künftig bis zu 2,3 Millionen Tonnen Roheisen klimaneutral hergestellt werden – ein Drei-Milliarden-Euro-Projekt, das von Land und Bund mit zwei Milliarden Euro gefördert wird. „Wir brauchen solche Projekte, um zu zeigen, dass die Abnahme von Wasserstoff eben auch in unserem Land passieren kann“, sagte Höller.
Die Anzahl laufender und geplanter Elektrolyseure ist mit weniger als 20 Produktionsanlagen bislang ebenfalls übersichtlich. Ein Beispiel in der Region rund um Köln ist – neben den beiden Shell-Anlagen – der Elektrolyseur H2 in Bedburg. Die Stadt und RWE planen dort die Herstellung von Wasserstoff samt Abfüllstation für die Industrie- und Privatnutzung. Ende 2026 soll die Anlage mit einer Leistung von etwa fünf Megawatt in Betrieb gehen.
Welche Ziele haben sich Land, Bund und EU beim Thema Wasserstoff gesetzt?
Die EU plante ursprünglich bis zum Jahr 2030 die heimische Produktion von zehn Millionen Tonnen grünem Wasserstoff pro Jahr plus weitere zehn Millionen Tonnen Importe aus Nicht-EU-Ländern. Zum Vergleich: Shell würde etwa 0,1 Prozent des Gesamtbedarfs in Wesseling erzeugen.
Der Wasserstoffhochlauf in Deutschland stockt – EU dürfte Ziele verfehlen
Der Bund hat sich derweil Klimaneutralität bis 2045 auf die Fahnen geschrieben. Neben der Etablierung von Elektrizitätstechnologien im Transport-, Gebäude- und selbst in energieintensiven Industriesektoren setzt die Regierung weiterhin auf Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Neben Elektrolyseuren braucht es dafür auch Speicherkapazitäten und Pipelines. Ein mehr als 9000 Kilometer langes Kernnetz (1600 Kilometer davon in NRW) aus Rohrleitungen ist in Deutschland in der Planung, etwas mehr als 500 Kilometer sind bereits installiert. Eine komplette Infrastruktur muss neu aufgebaut werden.
In NRW rechnet man langfristig mit einem Wasserstoffbedarf von 129 bis 179 Terawattstunden pro Jahr. 90 Prozent sollen davon importiert, zehn Prozent vor Ort produziert werden.
Sind die Ziele noch erreichbar?
Eher nicht. „Das Ziel scheint auch anhand der derzeit global angekündigten Elektrolyse-Projekte nicht erreichbar zu sein“, sagt Ann-Kathrin Klaas vom Kölner EWI in Bezug auf die EU-Zahlen.
Warum kommt der Wasserstoffhochlauf in NRW und Deutschland nur so schleppend voran?
Aus Sicht des Energiewirtschaftlichen Instituts liegen die Hauptgründe in hohen Produktionskosten, einer niedrigen Zahlungsbereitschaft, Koordinationsproblemen zwischen Angebot, Nachfrage und Infrastruktur sowie regulatorischen Unsicherheiten. Auch die IHK NRW, die Interessenvertretung der Industrie- und Handelsunternehmen, schreibt: „Hohe Energiepreise und Unsicherheit bei der Umsetzung bremsen die Investitionsbereitschaft der Unternehmen in große Projekte, die den Wandel vorantreiben würden.“
Was fordern Unternehmen?
„Für den Aufbau einer leistungsfähigen Wasserstoffwirtschaft braucht NRW den zügigen Ausbau der Leitungs- und Speicherinfrastruktur“, fordert die IHK. Auch bei Shell pocht man auf angepasste politische Rahmenbedingungen. Standortleiter Jan-Peter Groot Wassink wünscht sich unter anderem eine Netzentgeltbefreiung für Elektrolyseure. „Wir brauchen pragmatische Lösungen, schnelle Prozesse und ein Rahmenwerk, das Investitionen möglich macht, nicht behindert“, so Groot Wassink.