NEU Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

Grüne Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien – nachhaltige und resiliente Energieversorgung über die EXI

In vielen Teilen der Welt ist die Energieversorgung durch Stromausfälle stark eingeschränkt oder findet netzfern, ohne Anschluss an das zentrale Stromnetz, statt. An den meisten Standorten mit einer solchen dezentralen Energieversorgung werden umweltschädliche Generatoren und fossile Kraftstoffe wie Benzin und Diesel zur Energieerzeugung eingesetzt. Mit grüner Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie und dem Ausbau erneuerbarer Energien vor Ort kann eine nachhaltige, unabhängige und perspektivisch auch wirtschaftliche dezentrale Energieversorgung umgesetzt werden. Die Exportinitiative Umweltschutz (EXI) des Bundesumweltministeriums hat dieses Potenzial früh identifiziert und fördert seit 2021 Projekte in diesem Handlungsfeld.

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Weltweiter Bedarf an resilienter und umweltfreundlicher Energieversorgung

Weltweit haben circa 685,2 Millionen Menschen keinen Zugang zu Elektrizität¹, dies entspricht mehr als der eineinhalbfachen Einwohnerzahl der Europäischen Union². Zusätzlich leben rund eine Milliarde Menschen mit Stromausfällen von mehr als 1.000 Stunden im Jahr³. Ähnlich groß ist die Zahl der Menschen, die unter Energiearmut leidet⁴. Es ist bekannt, dass sich insbesondere die verlässliche und umweltfreundliche Energieversorgung stark positiv auf grundlegende Entwicklungsindikatoren auswirkt⁵. In vielen Teilen der Welt wird Energie netzfern und dezentral bereitgestellt, wozu an den meisten Standorten umweltschädliche Generatoren und fossile Kraftstoffe wie Benzin und Diesel zum Einsatz kommen. Je nach Schätzung sind 25-40 Millionen Dieselgeneratoren mit 450-650 GigaWatt Gesamtleistung im globalen Süden zur Stromerzeugung im Einsatz, davon 20 Millionen als Netzersatzanlagen⁶, die als Back-Up bei unzuverlässiger Versorgung Energie erzeugen. Stromausfälle sorgen für einen erheblichen wirtschaftlichen Schaden und eine verringerte Leistungsfähigkeit von Unternehmen in den betroffenen Ländern⁷. Eine Studie der Weltbank schätzt den wirtschaftlichen Schaden durch Störungen bei der Stromversorgung in Südasien auf 4 bis 7 Prozent des Bruttoinlandsproduktes BIP⁸.

GreenTech-Lösungen können Strombedarf decken

Auf Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien basierende GreenTech-Lösungen können dazu beitragen, den weltweiten Bedarf an umweltfreundlicher Energieversorgung zu decken. Denn das technische Profil von Brennstoffzellen erlaubt es insbesondere, Dieselgeneratoren weitreichend zu ersetzen. In Verbindung mit Batterien ermöglichen Brennstoffzellen es, Energieerzeugung und Energiespeicher zu entkoppeln und so bei geringem Platzbedarf Energie über einen langen Zeitraum ressourcenschonend bereitzustellen. Gleichzeitig arbeiten Brennstoffzellen dabei langlebig, wartungsarm, lokal schadstoffemissionsfrei und bei Einsatz von erneuerbaren Energiequellen auch klimaneutral.

Wenn Brennstoffzellensysteme mit Elektrolyse gekoppelt werden, kann lokal oder regional Energieautarkie durch die Speicherung von grünem Wasserstoff erreicht werden⁹. Deutschland verfügt über innovative Unternehmen, darunter viele kleine und mittelständische Unternehmen, mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung, Produktion und auch Anwendung dieser Technologien.

Grafik mit Erläuterungen zur Funktionsweise von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie — Der Bedarf an resilienter und umweltfreundlicher Energieversorgung kann auch mit dezentralem Einsatz von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie gedeckt werden.

EXI-Aktivitäten im Handlungsfeld - Fördermaßnahmen für eine nachhaltige, dezentrale Energieversorgung

Die Exportinitiative Umweltschutz fördert in ihrem Handlungsfeld „dezentrale grüne Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie" vielfältige Projekte, die den Know-how-Transfer und die Anwendung deutscher Umweltschutz- und Ressourceneffizienztechnologien unterstützen, schwerpunktmäßig in Schwellen- und Entwicklungsländern. Die NOW GmbH setzt im Auftrag des Bundesministeriums als Programmpartnerin der EXI den Themenfokus um.

Die EXI fördert seit 2021 marktvorbereitende Aktivitäten deutscher Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die gemeinsam mit lokalen Partnerinnen und Partnern den Einsatz von GreenTech-Lösungen, die auf grünen Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien basieren, vorantreiben wollen.

Pilotprojekte, Machbarkeitsstudien und Vorhaben der deutschen Auslandshandelskammern bieten dabei vielfältige Möglichkeiten, internationale Märkte für die Anwendung von grünen Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien zu aktivieren, Technologielösungen zu demonstrieren und übergeordneten Wissenstransfer sicherzustellen. Dazu können verschiedene Arten von Projekten umgesetzt werden. Im Fokus der Förderung stehen Pilotvorhaben, im Rahmen derer Technologien implementiert und ihr breites Einsatzspektrum demonstriert werden. Zentrale Erkenntnisse erarbeiten die Pilotvorhaben beispielsweise im Hinblick auf die Integration von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in lokale Infrastrukturen wie Mini-Grids. Außerdem können über die Projektumsetzung Wirtschaftlichkeitsaspekte, die für den jeweiligen Anwendungsfall zum Tragen kommen, analysiert und für den Einsatz der Technologien optimiert oder Geschäftsmodelle entsprechend weiterentwickelt werden. So werden Perspektiven für eine langfristige Verwurzelung der Technologien in den Partnermärkten eröffnet. Diese Vorhaben schaffen zudem erste Rahmenbedingungen in internationalen Märkten und bilden die Basis für Wissensaufbau und -transfer.

Weltkarte mit Standorten von Projekten im Bereich dezentrale Stromversorgung — Die Exportinitiative Umweltschutz hat seit 2021 sechzehn Projekte in vierzehn Ländern im Themenschwerpunkt "grüne Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in der dezentralen Energieversorgung“ umgesetzt (Stand 03/2025).

Tabelle mit allen Projekten im Handlungsfeld grüner Wasserstoff — Fünf der sechzehn EXI-Projekte im Themenschwerpunkt "grüne Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in der dezentralen Energieversorgung“ haben ein investive Komponente (Stand 03/2025).

Seit Beginn der Förderung im Jahr 2021 bis zum ersten Quartal 2025 wurden insgesamt 16 Projekte in 14 Ländern mit einem Gesamtfördervolumen von 7,8 Millionen Euro unterstützt. Fünf der 16 Projekte haben eine investive Komponente, setzen also Maßnahmen um, die den Aufbau, die Erweiterung oder die Anpassung technischer Anlagen sowie anderer physischer Infrastrukturen vor Ort umfassen.

Zentral für die Umsetzung sind dabei die Partnerschaften, die die Projektumsetzenden mit lokalen Akteuren knüpfen. Zu strategisch für das Handlungsfeld wichtigen Themenkomplexen, können über die EXI auch Durchführbarkeitsstudien umgesetzt werden.

Darüber hinaus sind die „Chambers for GreenTech“ der DIHK Service GmbH wichtige Projektpartnerinnen und -partner. Sie sondieren und analysieren im Rahmen von Initialprojekten bestehende Marktchancen sowie umfeldspezifische Anwendungsfelder von grünen Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in der dezentralen Energieversorgung. Ihre starken Netzwerke vor Ort nutzen sie für den Aufbau und die Verankerung von Wissen über den Themenkomplex in den jeweiligen Partnermärkten.

Ausgewählte Projekte

16 Projekte mit Bezug zum Handlungsfeld grüne Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie haben eine Förderung durch die Exportinitiative Umweltschutz des Bundesumweltministeriums erhalten. Viele konnten bereits erfolgreich abgeschlossen werden. Im Folgenden werden ausgewählte Projekte mit einer Laufzeit 2025 oder darüber hinaus genannt.

AHK Ghana H 2
In Ghana stehen ländliche Gebiete vor erheblichen Herausforderungen in der Stromversorgung, die sowohl wirtschaftliche als auch soziale Auswirkungen haben. Obwohl das Land Fortschritte bei der Elektrifizierung gemacht hat, bleibt der Zugang zu zuverlässiger und nachhaltiger Energie in vielen ländlichen Regionen unzureichend. Das Projekt der AHK Ghana zielt darauf ab, die Produktion, Speicherung und Nutzung von grünem Wasserstoff durch dezentrale Energiesysteme, sogenannte Mini-Grid-Systeme, zu erweitern und den Zugang zu Energie in netzfernen Gebieten zu verbessern.
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HyTra
HyTrA steht für Hydrogen Tryout Areal und bezeichnet ein Wasserstoff-Biotop, in dessen Zentrum ein Microgrid zur Erzeugung von grünem Wasserstoff steht, das HyGrid. Ziel ist es, die Etablierung der Wasserstofftechnologie und ihren Einsatz in Form dezentraler Inselnetze als Basis zur Sicherung einer verlässlichen CO2-neutralen Stromversorgung in Südafrika voranzutreiben.
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WRAP_GH2
WRAP_GH2 identifiziert Hemmnisse und Rahmenbedingungen in Jordanien für dezentrale Wasserstofftechnologien sowie Optionen zur Stärkung der Akzeptanz von grünem Wasserstoff. Im Rahmen des Projekts wird eine Durchführbarkeitsstudie entwickelt, die konkret auf die dezentrale Erzeugung von grünem Wasserstoff in Kombination mit Agri-PV eingeht. Agri-PV kann die Verdunstung verringern und der erzeugte Strom kann bei der Elektrolyse eingesetzt werden.
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Themenexkurs grüner Wasserstoff - Nachhaltigkeitsaspekt Wasser

Für die Herstellung von Wasserstoff wird im Elektrolyseprozess Wasser mithilfe von Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Damit der erzeugte Wasserstoff als grün gilt, muss der verwendete Strom aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Doch nicht nur der Strom ist entscheidend: Auch das im Prozess eingesetzte Wasser muss unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit betrachtet werden. Viele Standorte in Ländern des Südens verfügen zwar über große Potentiale in der erneuerbaren Energieerzeugung, leiden jedoch unter Wasserstress. Nachhaltige Wasserstoffproduktion setzt ein entsprechendes Wasserressourcenmanagement voraus. Das hierfür nötige differenzierte Wissen muss generiert und unter den relevantenStakeholdern ausgetauscht werden. Auch sind die Voraussetzungen vor Ort maßgeblich für die Projektumsetzung, genauso wie die Einbettung der Technologien in den jeweiligen Kontext. Die EXI schafft durch die Verknüpfung ihrer Handlungsfelder eine facettenreiche Plattform für die Betrachtung entstehender Voraussetzungen, Synergien und Co-Benefits für eine mögliche Wasserstoffproduktion zur Nutzung vor Ort.

Wassernutzung in dezentralen Energiesystemen mit Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien

Je nach Anwendungsfall können Technologielösungen im Kontext der dezentralen Energieversorgung mit Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien mit nahezu geschlossenem Wasser-Energie-Kreislauf zum Einsatz kommen. Die Zusammenhänge von Energie, Wasserstoff und Wasser untersucht ein NOW-Factsheet und widmet sich gleichzeitig der Frage der Wassernutzung im Vergleich zum Wasserverbrauch solcher Systeme. Dabei greift die Publikation auch auf erste Erfahrungswerte des EXI-Projekts HyTrA zurück.

Synergien der Energiebereitstellung und Wasseraufbereitung

Das Pilotprojekt HygO in Namibia untersucht die lokalen Vorteile von Wasseraufbereitung und Trinkwasserbereitstellung durch Betrieb von Mini-Grids mit Wasserstofferzeugung, -speicher und Rückverstromung. Auch hiermit sollen wichtige Aspekte des Wasser-Wasserstoff-Nexus explizit sichtbar gemacht werden.Potentiale von Wasserstoffproduktion und Nutzung in Kläranlagen: Die Machbarkeitsstudie des Projekts GJWHD in Jordanien untersucht diesen Aspekt als Teil der Untersuchungen und des Stakeholder-Austausches mit lokalen und deutschen Akteuren. Für das Projekt der AHK Brasilien (Rio de Janeiro) steht die Untersuchung der Produktions- und Nutzungspotentiale in brasilianischen Kläranlagen im Fokus der Untersuchungen. Im Rahmen der Studie werden außerdem verschiedene Ansätze für die Geschäftsmodellentwicklung aufgezeigt und der Austausch zwischen Technologieanbietern und potentiellen Anwender*innen gefördert.