Wird das Wasser knapp in Niedersachsen? : Bewertung der Standorteignung für die Wasserstoffproduktion bezogen auf den Landschaftswasserhaushalt in Zeiten des Klimawandels

Abstract

Wasserstoff (H, bzw. als molekulare Form H 2 ) gilt als die Lösung für die Entkarbonisierung in den Bereichen, in denen eine Elektrifizierung nicht oder nur mit hohen Kosten möglich ist (BMU 2020: 1). Niedersachsen ist, aufgrund der bereits hohen Produktion an erneuerbarem Strom aus On- und Offshore-Windkraft, prädestiniert für die grüne, also CO 2 -freie Wasserstoffproduktion (NIEDERSÄCHSISCHES MINISTERIUM FÜR WIRTSCHAFT, ARBEIT, VERKEHR UND DIGITALISIERUNG o.J.: www). Neben dem erneuerbaren Strom ist auch Wasser für die Herstellung von grünem Wasserstoff erforderlich, welcher mithilfe von Strom während des Elektrolyseprozesses in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Für ein Kilogramm Wasserstoff werden neun Liter Wasser benötigt. Hinzu kommt noch der Wasserverbrauch für die Wasseraufbereitung, denn für die Wasserstoffherstellung ist Prozesswasser notwendig, sowie Kühlwasser für die Kühlung der Elektrolyse (BLANCO 2021: www; FIUS 2020: 9; TGA FACHPLANER 2021: www). Daraus ergeben sich die Fragen, ob und wo in Niedersachsen überhaupt genug Wasser vorhanden ist, um Wasserstoff im großen Stil herstellen zu können, und, wie sich der Klimawandel auf die Wasserverfügbarkeit und den Wasserverbrauch der Raumnutzer auswirken wird. Damit bei der Auswahl der Standorte und bei der Planung der Elektrolyseanlagen direkt erkannt werden kann, ob an einem geplanten Standort für die Wasserstoffherstellung genug Wasser für diese und alle weiteren Raumnutzungen vorhanden ist, wurde in dieser Arbeit eine Methodik entwickelt, die die Wasserverfügbarkeit an dem gewählten Standort dem Wasserverbrauch der Elektrolyse sowie dem derzeitigen Verbrauch der weiteren Raumnutzungen gegenüberstellt. Daraufhin wird berechnet, ob eine Wasserentnahme für die Wasserstoffherstellung noch möglich ist, oder der kritische Punkt der Wasserentnahme, also das Erreichen der Mindestwasserführung bei Fließgewässern oder die Überschreitung einer Auslastung von mehr als 20 % bei Grundwasser, schon überschritten wird – unter der Voraussetzung, dass die derzeitige Wassernutzung aufrecht erhalten wird. Bei einer Überschreitung der verfügbaren Wassermenge, ergäben sich negative Auswirkungen auf die Ökologie des gewählten Standortes (UBA 2019a: www; LAWA 2020: 14). Die entwickelte Methode wurde sowohl für die Entnahme aus Oberflächengewässern, beziehungsweise in diesem Beispiel Flusswasser, als auch für Grundwasserentnahmen entwickelt. Die Berechnungen für die nahe und ferne Zukunft (2021-2050 bzw. 2071-2100) erfolgen dabei nach demselben Prinzip, beziehen jedoch entsprechende prognostizierte Veränderungen in der Wasserverfügbarkeit sowie dem Wasserverbrauch mit ein. So ergibt sich, dass die Wasserentnahmemenge pro Jahr aus der Ems für die Elektrolyse am Beispielstandort Lingen (Landkreis Emsland) kein Problem darstellt, es in Niedrigwasserphasen aber zu zeitweisen Wasserkonkurrenzen und einer daraus folgenden Abschaltung der Wasserentnahme kommen kann. Für die Zukunft liegen, aufgrund zu vieler Ungenauigkeiten und Unsicherheiten bei den Prognosen, keine konkreten Aussagen vor. Die Wasserentnahme aus dem Grundwasser am Beispielstandort Diele (Landkreis Leer) ist jedoch nicht zu empfehlen, da die bisherigen Entnahmemengen bereits über dem kritischen Punkt liegen und es laut Prognosen im schlimmsten Fall in der fernen Zukunft dazu kommen könnte, dass das Grundwasserdargebot nicht mehr ausreichend ist, um die bisherigen Wasserentnahmen der öffentlichen und nichtöffentlichen Wasserversorgung zu decken. Schwachpunkte der Methode sind, dass diese nur die Gesamtwassermenge pro Jahr betrachtet und deshalb nur berechnet werden kann, ob das Wasserdargebot pro Jahr generell ausreichend ist. Außerdem ist die Anwendung der Methode nur bei ausreichender Datenverfügbarkeit möglich. Fehlen beispielsweise Daten zum genauen Wasserverbrauch der jeweiligen Raumnutzer für das entsprechende Planungsgebiet, können keine Berechnungen durchgeführt werden. Des Weiteren ist noch zu beachten, dass neben dem Haushaltswasserbedarf keine langfristigen Rechtsansprüche anderer Wassernutzer bestehen. Die Wasserkonkurrenz wird also ökonomisch/politisch entschieden, sodass sich beispielsweise die Landwirtschaft dem anpassen muss (SCHLATTMANN et al. 2021). Es geht also grundsätzlich auch um eine Frage der Priorisierung, in dieser Masterarbeit wird jedoch der Status Quo bezüglich des verfügbaren Wassers für die Wasserstoffproduktion betrachtet. Wer in Zukunft wie viel Wasser bekommt, kann sich dementsprechend ändern und sollte auch überdacht werden.