Welch eine gute Nachricht! Auch Umweltministerin Steffi Lembke hatte bereits vom zurückgegangenen Bedarf an Wasser berichtet. Besonders wichtig erscheint mir diese Info im Angesicht des stetigen Wasserschwundes in Deutschland, eine Tendenz, die - trotz weniger Verbrauch! - weiter besteht.
Beim Vergleich der einzelnen Technologien hab ich sofort an Wasserstoff gedacht, der in der Aufzählung leider fehlt - meines Wissens braucht es zur Erzeugung von Wasserstoff ebenfalls große Mengen an Wasser, deshalb hab ich nach Zahlen gesucht und (ganz unten) einen äußerst erhellenden Artikel dazu gefunden. Auch Wasserstoff ist aus der Sicht des Wasserbedarfes äußerst bedenklich.
Matthias Uhr bei Linkedin 12.3.25
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𝗗𝗲𝗿 𝘃𝗲𝗿𝘀𝘁𝗲𝗰𝗸𝘁𝗲 𝗨𝗺𝘄𝗲𝗹𝘁𝗯𝗼𝗻𝘂𝘀 𝗱𝗲𝘀 𝗔𝘁𝗼𝗺𝗮𝘂𝘀𝘀𝘁𝗶𝗲𝗴𝘀: 𝟮,𝟱 𝗠𝗶𝗹𝗹𝗶𝗮𝗿𝗱𝗲𝗻 𝗞𝘂𝗯𝗶𝗸𝗺𝗲𝘁𝗲𝗿 𝗪𝗮𝘀𝘀𝗲𝗿 𝗲𝗶𝗻𝗴𝗲𝘀𝗽𝗮𝗿𝘁! 💧
Ehrlich gesagt, ich war verblüfft, als ich die neuesten Zahlen des Statistischen Bundesamtes sah. Während wir in den ESG-Meetings meist über CO₂-Fußabdrücke diskutieren, hat sich im Stillen eine bemerkenswerte Entwicklung vollzogen:
Deutschland hat seit 2019 sage und schreibe 16,7% seines industriellen Wasserverbrauchs eingespart. Das sind 2,56 Milliarden Kubikmeter – genug, um eine Million Schwimmbecken zu füllen oder den Tegernsee achtmal komplett aufzufüllen!
𝗗𝗶𝗲 𝗭𝗮𝗵𝗹𝗲𝗻 𝘀𝗽𝗿𝗲𝗰𝗵𝗲𝗻 𝗳𝘂̈𝗿 𝘀𝗶𝗰𝗵:
• 16,7% weniger Wasserverbrauch in der deutschen Wirtschaft seit 2019
• 2,56 Milliarden Kubikmeter Wasser eingespart (das füllt den Tegernsee 8x!)
• Hauptgrund: Die Abschaltung von drei Kernkraftwerken Ende 2021
𝗞𝘂̈𝗵𝗹𝘄𝗮𝘀𝘀𝗲𝗿 𝗱𝗼𝗺𝗶𝗻𝗶𝗲𝗿𝘁 𝗱𝗲𝗻 𝗶𝗻𝗱𝘂𝘀𝘁𝗿𝗶𝗲𝗹𝗹𝗲𝗻 𝗪𝗮𝘀𝘀𝗲𝗿𝘃𝗲𝗿𝗯𝗿𝗮𝘂𝗰𝗵 𝗺𝗶𝘁 𝟴𝟯%. Das erklärt, warum die Energiebranche mit 6,59 Milliarden Kubikmetern der größte Wasserverbraucher bleibt – gefolgt von der chemischen Industrie mit 3,08 Milliarden Kubikmetern.
𝗜𝗻𝘁𝗲𝗿𝗲𝘀𝘀𝗮𝗻𝘁𝗲𝗿 𝗩𝗲𝗿𝗴𝗹𝗲𝗶𝗰𝗵 𝗱𝗲𝗿 𝗧𝗲𝗰𝗵𝗻𝗼𝗹𝗼𝗴𝗶𝗲𝗻:
Eine Megawattstunde Strom aus fossilen Quellen verbraucht ein Vielfaches an Wasser gegenüber erneuerbaren Energien:
• Öl: ~3190 Liter/MWh
• Kohle: ~2300 Liter/MWh
• Kernkraft: ~2100 Liter/MWh
• Photovoltaik: ~450 Liter/MWh
• Wind: ~280 Liter/MWh
Zur Veranschaulichung: Der Unterschied zwischen Öl und Wind entspricht etwa dem Wasserverbrauch von 50 Waschmaschinenladungen!
𝗗𝗲𝗿 𝗪𝗲𝗴 𝗻𝗮𝗰𝗵 𝘃𝗼𝗿𝗻𝗲
Die Wasserfrage wird in den kommenden Jahren noch dringlicher werden. Wir erleben bereits heute, dass Unternehmen mit fortschrittlichem Wassermanagement nicht nur ökologische Vorteile erzielen, sondern auch wirtschaftlich profitieren – durch Kostensenkungen, verbesserte Resilienz und gestärktes Stakeholder-Vertrauen.
Ich bin davon überzeugt: Die Unternehmen, die Klima und Wasser integriert betrachten, werden die Nachhaltigkeitsführer von morgen sein.
Und wie sieht der Wasserbedarf beim Wasserstoff aus?
mach-partner.at: Für die Herstellung von einem Kilogramm Wasserstoff mittels Elektrolyse werden mindestens 9 Liter Wasser benötigt. Neueste Untersuchungen zeigen jedoch, dass in der gesamten Produktionskette 20 Liter Wasser pro kg Wasserstoff benötigt werden. Betrachtet man den Wasserentsalzungsprozess, kann dieses Verhältnis nach zwischen 18 und 24 kg Wasser pro kg Wasserstoff liegen und sogar 25,7 bis 30,2 betragen.
hier 06.03.2021
Energieträger Wasserstoff: Wie viel Wasser wird dafür benötigt?
Wieviel grünen Wasserstoff Deutschland künftig selbst produzieren und wieviel importieren soll, ist umstritten
Um 1 kg Wasserstoff durch Wasserelektrolyse herzustellen, sind mindestens 9 kg Wasser*) erforderlich. Was würde das bei einer Substitution von Erdgas durch Wasserstoff für den Wasserbedarf bedeuten?
Wasserstoff ist für den Klimaschutz ein optimaler Energieträger. Bei der Verbrennung von Wasserstoff fällt als Reaktionsprodukt nur Wasserdampf bzw. flüssiges Wasser an. Bei den meisten Anwendungen würde dieser nahezu keinen Beitrag zur Klimaerwärmung haben. Auch andere Emissionen werden signifikant reduziert.
Wasserstoff kann auf verschiedenen Wegen bereitgestellt werden. Um deren Besonderheiten ohne detaillierte Angaben zu beschreiben, hat sich ein Schema mit den Farben Grau, Braun, Blau, Türkis, Grün, Rot und Gelb (siehe unten) durchgesetzt.
Türkiser und blauer Wasserstoff sind Optionen, die insbesondere die Gaswirtschaft ins Spiel bringt, auch um ihr bisheriges Geschäftsmodell in die Zukunft zu retten. Mutmaßlich ist mit blauem und türkisenem Wasserstoff in den nächsten zehn Jahren die Dekarbonisierung der Gasversorgung schneller und günstiger als mit grünem Wasserstoff möglich. Die vorhandenen Versorgungsstrukturen könnten dann in weiten Teilen weiterbenutzt werden und erschlossene oder neue Vorkommen mit verringerter Klimarelevanz ausgebeutet werden.
Als langfristig zukunftstauglich gilt aus heutiger Sicht jedoch nur grüner Wasserstoff, da alle anderen Farben natürlichen Limitierungen unterliegen oder in der Entwicklung erst am Anfang stehen. Der Beitrag zum Klimaschutz von türkisenem Wasserstoff muss sich an der Bereitstellung des hohen Wärmebedarfs messen. Nur wenn die Prozesswärme weitgehend klimaneutral (z. B. aus nicht anderweitig nutzbarer Abwärme) zur Verfügung steht, kommt türkiser Wasserstoff auf eine gute Ökobilanz.
9 kg Wasser für ein 1 kg Wasserstoff, das ist der stöchiometrische Wert. Technisch ist aufgrund der meistens erforderlichen Wasseraufbereitung eine höhere, oft sogar eine deutlich höhere Menge Rohwasser erforderlich, insbesondere wenn dafür Meerwasser entsalzt wird.
Nimmt man den Mittelwert der rund 16 000 in weltweit 177 Ländern in Betrieb befindlichen Entsalzungsanlagen, entsteht 1 l Süßwasser aus 2,5 l Rohwasser (Daten aus: The state of desalination and brine production: A global outlook). Würde man aus diesen Anlagen Wasser zur Wasserstoffgewinnung per Wasserelektrolyse einsetzen, läge der technische Wasserbedarf bei fast 22,5 kg Rohwasser pro 1 kg Wasserstoff. Bei einem hohen Salzgehalt im Rohwasser steigt der Wasserbedarf auf bis zu 30 kg Rohwasser pro 1 kg Wasserstoff.
Wasserstoff im Erdgasnetz
Eine viel diskutierte Option zur Dekarbonisierung ist in Deutschland ist die Substitution von Erdgas durch die Beimischung von Wasserstoff (grün, blau und türkis). In Deutschland gibt es eine starke politische Tendenz zu grünem Wasserstoff. Das hat einerseits mit dem hohen und risikoarmen Nutzen für den Umwelt- und Klimaschutz aber auch mit Industriepolitik zu tun. Anlagen zur Wasserelektrolyse zu entwickeln, zu optimieren und zu produzieren würde gut zum Standort Deutschland passen. Beim Import von Wasserstoff wäre einfacher eine Diversifikation als bei Erdgas möglich.
Wie viel grünen Wasserstoff Deutschland künftig selbst produzieren und wie viel importieren soll, ist umstritten und die optimale Konstellation auch von vielen Randbedingungen abhängig (siehe z. B.: Grüner Wasserstoff: Selber produzieren oder importieren? und Günstiger Wasserstoff nur mit Heizungs-Wärmepumpen).
100%iger Erdgas-Ersatz: Wasserbedarf einer Großstadt
Für den Gebäudesektor wäre eine Substitution von fossilem Erdgas durch Wasserstoff im Erdgasnetz relevant. 2020 betrug der Erdgasabsatz in Deutschland 939 TWh (Mrd. kWh). Würde man diese Energiemenge durch grünen Wasserstoff ersetzen, müssten dazu 214,6 Mio. m3 Wasser elektrolytisch aufgespalten werden.
Das sind bei kontinuierlichem Betrieb 24 500 m3/h. Das entspricht dem stündlichen Wasserverbrauch von 4,7 Mio. Einwohnern. Zum Vergleich: Berlin zählt rund 3,7 Mio. Einwohner, in der Agglomeration Berlin leben knapp 4,7 Mio. Menschen.
Würde man die Elektrolyse zentral aufbauen, müsste für die zu transportierende Wassermenge eine Leitung mit einem Innendurchmesser von 1,86 m verlegt werden (angenommene Strömungsgeschwindigkeit von 2,5 m/s).
10%iger Erdgas-Ersatz
Ein 100%iger Erdgas-Ersatz auf dem Absatzniveau von 2020 ist kein absehbarer Auslegungsfall und vermutlich wäre dafür die vorhandene Erdgas-Infrastruktur auch nicht ohne massive Investitionen zu ertüchtigen. Im Zuge der Energiewende wird der Gasabsatz (energetisch) nach vielen Prognosen deutlich sinken.
Diskutiert werden Substitutionsanteile von zunächst etwa 10 %. Dabei ist zu unterscheiden, ob sich die 10 % auf eine volumetrische oder eine energetische Substitution beziehen. Denn Wasserstoff hat eine deutlich geringere Energiedichte als Erdgas. Wasserstoff hat einen Brennwert von 3,54 kWh/m3, Methan einen Brennwert von 11,06 kWh/m3. Der Brennwert von Erdgas wird vom hohen Methananteil bestimmt, es gibt aber je nach Lagerstätte und ggf. auch durch Konditionierungsmaßnahmen kleinere Abweichungen. Unter den sonst gleichen Annahmen für die 100%ige Substitution ergibt sich:
● 10%ige energetische Substitution: 93,9 TWh aus Wasserstoff:
▪ der Wasserbedarf beträgt 2450 m3/h und
▪ entspricht dem Wasserverbrauch von 470 000 Einwohnern
▪ die Wasserleitung zu einer zentralen Anlage müsste einen Innendurchmesser von 590 mm
aufweisen
● 10%ige volumetrische Substitution: 32,25 TWh (Wasserstoffanteil aus 90 % Methan und 10 %
Wasserstoff bei 939 TWh):
▪ der Wasserbedarf beträgt 841 m3/h und
▪ entspricht dem Wasserverbrauch von 161 500 Einwohnern
▪ die Wasserleitung zu einer zentralen Anlage müsste einen Innendurchmesser von 350 mm
aufweisen
Dezentrale Erzeugung hat Standortvorteile
Die Zahlenspiele zeigen, dass die Substitution von Erdgas durch grünen Wasserstoff Technik und Infrastruktur im großen Maßstab erfordert und legen eine dezentrale Erzeugung von grünem Wasserstoff dort nahe, wo ausreichend grüner Strom und Wasser sowie Abnehmer bzw. Möglichkeiten für eine Netzeinspeisung des Wasserstoffs verfügbar sind. Im Idealfall sollte auch eine sinnvolle Verwendung der anfallenden Abwärme und des abgespaltenen Sauerstoffs möglich sein (Herstellung von Roheisen und Stahl, Kupfer-Raffination, Chemie, Abwasserreinigung, Bleichmittel).
Die Erzeugung von grünem Wasserstoff im großen Maßstab in Regionen mit besonders günstigen Bedingungen für die Produktion von Strom mit erneuerbaren Energien (viele Sonne, viel Wind) hat zumeist andere Standortnachteile und erfordert lange Transporte.
Wo auch immer grüner Wasserstoff erzeugt wird, man sollte bei seiner Verwendung mindestens im nächsten Jahrzehnt stets Worte von Rainer Baake, Direktor der Stiftung Klimaneutralität, im Hinterkopf haben: „Wasserstoff ist der ganz teure Champagner der Energiewende.“ ■
Wasserbedarf für Wasserstoff im globalen Maßstab
Die oben genannten weltweiten 16 000 Entsalzungsanlagen produzieren 95 Mio. m3/d. Etwa die Hälfte der Entsalzungskapazität befindet sich heute im Mittleren Osten und in Nordafrika. Würde Deutschland in diesen Regionen per Wasserelektrolyse produzierten Wasserstoff für eine 100%ige energetische Substitution der heutigen Erdgasverwendung importieren, müsste dort die Entsalzungskapazität um mindestens 1,25 % steigen.
Deutschland ist zwar Importweltmeister bei Erdgas, der Anteil beim globalen Erdgasverbrauch liegt jedoch nur bei knapp 3 %. Und im globalen Maßstab ist gar nicht so sehr die Substitution von Erdgas durch Wasserstoff relevant, sondern vielmehr Wasserstoff als Ausgangsprodukt für chemische Erzeugnisse, für Kohle ersetzende Prozessschritte (z. B. Stahlproduktion) und für Mineralölprodukte ersetzende flüssige Kraftstoffe (Flug- und Schwerlastverkehr). Bei der Wasserstoffproduktion im globalen Maßstab ist also stets auch die Verfügbarkeit von Wasser relevant, denn die bei der Meerwasser-Entsalzung anfallenden aufkonzentrierten Solen sind alles andere als unproblematisch.
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