Das Thema Wasserstoff als vielseitigen Energieträger, der unter geringem CO2-Ausstoss hergestellt werden kann, wird in so einigen Ländern energisch vorangetrieben. Die Entwicklungen in Japan, dem Land, das sich hier eine Vorreiterposition sichern möchte, sind jedoch besonders spannend. Erst im Herbst fand in Tokyo das "Hydrogen Ministerial Meeting" mit mehr als tausend Teilnehmern, darunter Ministern, Unternehmern und Experten statt. Bei dem Treffen wurde über globale Regeln für die Herstellung und den Vertrieb von Flüssiggas sowie CCS-Technologien (Carbon Capture and Storage) diskutiert.
Japans «Basic Hydrogen Strategy»
Bereits im Jahr 2017 hatte die japanische Regierung als erstes Land eine «Basic Hydrogen Strategy» verabschiedet. Diese Strategie zielt in erster Linie darauf ab, eine Kostengleichheit zu konkurrierenden Brennstoffen wie Benzin im Transportwesen oder Flüssiggas als Stromquelle zu erzielen. Es umfasst die gesamte Lieferkette von der Produktion bis zu nachgelagerten Marktanwendungen.
Zu diesem Zweck begann die Regierung bereits vor sechs Jahren, in R&D zu investieren. Es werden Subventionen bereitgestellt, unter anderem:
- zur Unterstützung von kostengünstiger, emissionsfreier Wasserstofferzeugung
- für den Ausbau der Wasserstoff-Infrastruktur in Bezug auf Auslandseinfuhr und Transport innerhalb Japans
- für die Steigerung des Wasserstoffeinsatzes in verschiedenen Sektoren wie Mobilität, Kraft-Wärme-Kopplung in Wohnhäusern (KWK) und Stromerzeugung.
Von einem wirtschaftlich rentablen Wasserstoff-Markt kann selbst in Japan jedoch noch nicht die Rede sein. Gegenwärtig ist nahezu die gesamte Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in hohem Maße von öffentlichen Finanzmitteln abhängig. Der Einzelhandelspreis für Wasserstoff liegt derzeit bei rund 100 Yen (circa 90 Rappen) pro Normalkubikmeter (Yen/Nm3). Ziel ist es, ihn bis 2030 auf 30 Yen/Nm3 und langfristig auf 20 Yen/Nm3 zu senken.
Stärkere internationale Zusammenarbeit erwartet
Japans Strategie könnte sich weltweit positiv auswirken und insbesondere zur Erschaffung neuer Synergien für den internationalen Energiehandel und Unternehmenskooperationen beitragen. So sind japanische Unternehmen zum Beispiel bereits in Brunei, Norwegen und Saudi-Arabien in Projekte zur Wasserstoffgewinnung involviert. Kawasaki Heavy Industries kündigte jüngst an, im australischen Bundesstaat Victoria als Pilotprojekt für 2020/2021 eine Verflüssigungsanlage, ein Lager und ein Verladeterminal für den Wasserstoff-Export nach Japan zu errichten.
Für die japanische Regierung gilt als oberste Priorität, dass Wasserstoff als Energieträger wirtschaftlich zunächst günstiger und somit attraktiv für die Industrie gemacht werden. Die Roadmap des japanischen Wirtschaftsministeriums sieht vor, dass Wasserstofftechnologien bis 2030 rentabel werden. Erst dann möchte man sich verstärkt auf emissionsfreie Wasserstofferzeugung konzentrieren.
Grüne Wasserstoffproduktion – ein Beispiel
Ein gutes Beispiel für eine grüne Wasserstoffproduktion hingegen stellt das Fukushima Hydrogen Energy Research Field (FH2R) dar, welches im Frühjahr fertiggestellt und die weltweit größte Anlage zur Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen werden wird. Ausgestattet mit einer 10.000-kW-Wasserstofferzeugungsanlage. Unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen, wie Solarstrom, sollen bis zu mehrere hundert Tonnen Wasserstoff pro Jahr produziert werden. Zudem wird insbesondere die Reaktion auf wetterbedingte Schwankungen der elektrischen Leistung aus erneuerbaren Energiequellen untersucht werden.
Marktwachstum bis 2030 auf 408,5 Mrd. JPY erwartet; besonderer Fokus: Wasserstofftankstellen
Einer Studie des Marktforschungsunternehmen Fuji Keizai von 2019 zufolge wird der Wasserstoffmarkt in Japan bis zum Jahr 2030 um das 56-fache auf voraussichtlich 408,5 Mrd. JPY (ca. CHF 3,7 Mrd.) wachsen. Eine zunehmende Nachfrage nach Wasserstoff wird insbesondere Einfluss auf den Markt für Wasserstofftankstellen haben. Dieser soll bis 2030 um das 6,5-fache auf 37,2 Mrd. JPY (ca. CHF 340 Mio.) wachsen. Es wird erwartet, dass die Anzahl der Tankstellen von derzeit 111 bis zum Jahr 2025 auf 581, bis 2030 sogar auf 1.321 in ganz Japan steigen soll.
Subventionen für die Verbreitung von Wasserstofftankstellen
Toyota, Honda, Nissan, Tokyo Gas und Iwatani Corp. gründeten zusammen mit 6 weiteren Unternehmen, darunter japanischen Infrastrukturentwicklern und Investmentfirmen, im Jahr 2017 das Joint Venture «Japan H2 Mobility (JHyM)», um mit Hilfe von Subventionen die Verbreitung von Wasserstofftankstellen in Japan zu beschleunigen. In Zusammenarbeit mit der japanischen Regierung möchte JHyM bis Anfang 2022 insgesamt 80 neue Wasserstofftankstellen errichten. Das Joint Venture hat inzwischen mehr als 20 teilnehmende Unternehmen.
Die Association of Hydrogen Supply and Utilization Technology (HySUT) macht darauf aufmerksam, dass zur weiteren Verbreitung von Wasserstofftankstellen sowohl eine Kostenreduktion als auch eine Erhöhung der Zuverlässigkeit erzielt werden müsse. Voraussetzung hierfür sei die Etablierung einer Lieferkette, bei der alle Tankstellenkomponenten, wie Produktionseinheit, Kontrollpanel, Safety Equipment und Dispenser unter einheitlichen Standards speziell für Wasserstofftankstellen angeboten werden. Einheitliche Standards würden zur Verkürzung der Plan- und Produktionszeit sowie zu grösserer Flexibilität bei der Kombination von Komponenten unterschiedlicher Hersteller beitragen.
Die japanische Regierung plant außerdem, Reformen der derzeitigen Regulierungen zu verabschieden, um den Bau von Wasserstofftankstellen zu fördern. Beispielsweise hat METI (Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie in Japan) im Februar 2018 begonnen, die Vorschriften der Brandschutzgesetze zu lockern, welche die Verbreitung von Wasserstofftankstellen bisher behinderten. So soll es Tankstellenbetreibern ermöglicht werden, in unmittelbarer Nähe herkömmlicher Zapfsäulen auch Wasserstoff-Zapfsäulen zu errichten und auf diese Weise die neue Technologie in vorhandene Standorte zu integrieren.
Die Instandsetzungs- und Betriebskosten der Wasserstofftankstellen sollen laut der Roadmap des Wirtschaftsministeriums durch technologische Neuerungen bis Ende 2020 gegenüber dem Jahr 2016 halbiert werden und bis 2025 weiter sinken. Dies bedeutet Chancen für kostensenkende Produkte auch aus dem Ausland.
Zunehmender Einsatz von Brennstoffzellen in verschiedenen Industrien
Die Anzahl der produzierten Brennstoffzellenfahrzeuge weltweit belief sich Ende 2018 auf 12.900; hiervon produzierten japanische Unternehmen, angeführt von Honda und Toyota, etwa ein Viertel. Der Fuji Keizai-Studie zufolge wird bis zum Jahr 2030 die Nutzung von Fahrzeugen mit eingebauter Brennstoffzelle allein in Japan auf 636.900 steigen, davon erwartungsgemäss 621.000 Autos, 1.300 Busse und 14.600 Gabelstapler. Hierfür sieht die Roadmap einen Rückgang des Preispremiums bei Brennstoffzellenfahrzeugen gegenüber Hybridfahrzeugen von 3 Mio. JPY (circa CHF 26’500) auf 0,7 Mio. JPY (CHF 6’180) bis 2025 vor.
Um die allgemeine Akzeptanz von Wasserstoff in der Bevölkerung zu erhöhen, ist 2020 bei den olympischen Sommerspielen in Tokio der Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen als offizielle Fahrzeuge geplant; neben 100 Brennstoffzellenbussen, werden 500 von Toyota bereitgestellte Mirai-Fahrzeuge für den Transport Verantwortlicher zwischen den Spielstätten im Einsatz sein. Darüber hinaus wird Wasserstoff-Energie aus Fukushima aktiv für das Olympische Dorf genutzt werden, das als Vorbild für die Verwirklichung einer «Wasserstoffgesellschaft» dienen soll.
Toyota Motor hat in Erwartung eines Anstiegs der Nachfrage nach Gabelstaplern mit Brennstoffzelle vor Kurzem in seinem Werk in Motomachi mit «SimpleFuel» kompakte solare Wasserstoffgeneratoren in Betrieb genommen. Mit Hilfe solch eines Generators können pro Tag 7-8 FC-Gabelstapler betankt werden. Das Unternehmen plant, die derzeit in Verwendung befindlichen Gabelstapler durch Brennstoffzellengabelstapler zu ersetzen, um CO2-Emissionen an seinem Produktionsstandort zu reduzieren.
Auch ein Wasserstoffzug befindet sich in der Planung; JR East Japan kündigte an, ein Schienenfahrzeug zu entwickeln, das von einem Hybridsystem mit Brennstoffzelle und Lithium-Ionen-Akkus angetrieben wird. Erste Testfahrten sind für 2021 geplant. JR East wird rund 4 Mrd. JPY (CHF 35.3 Mio) für die Entwicklung des Zwei-Waggon Zuges ausgeben, und plant, Brennstoffzellen-Züge bis zum Geschäftsjahr 2024 zu kommerzialisieren. Der Zug wird eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h ermöglichen und voraussichtlich etwa 140 Kilometer pro Wasserstofftank zurücklegen können. Die Testläufe werden auf mehreren JR East-Linien im Grossraum Tokyo stattfinden.
Für den Eigenheim-Markt fertigen Hersteller wie Panasonic bereits seit etwa zehn Jahren Brennstoffzellen für Einfamilienhäuser, sogenannte «Ene-Farm» welche die städtischen Gasversorger zusammen mit Technikkonzernen entwickelt haben. Die technische Entwicklung ist in Japan dabei schon so weit fortgeschritten, dass das Geschäft nun «komplett unabhängig von staatlichen Subventionen ist und erste Exporte in ausländische Märkten begonnen haben.
Auch Brennstoffzellen für Grossraumflächen finden langsam Verbreitung. Toshiba Energy Systems & Solutions beliefert seit Kurzem, Bahnhöfe, Hotels und Baseballstadions, sowie jüngst Asahi Breweries mit seiner H2One ™ Wasserstoffzelle, einem vollständig integrierten eigenständigen System, das CO2-frei und umweltfreundlich arbeitet.
Marktchancen für Schweizer Unternehmen
Für den aufsteigenden Wasserstoffmarkt in Japan wird in den kommenden Jahren ein starkes Wachstum erwartet. Durch einen frühen Markteintritt könnten sich Schweizer Produzenten in diesem Sektor, insbesondere Hersteller von Komponenten für Wasserstofftankstellen, den Vorteil sichern, mit den entsprechenden Unternehmen in Japan Kontakte aufzubauen, bevor sich hierzulande feste Lieferketten etablieren.
Eine Plattform für einen ersten Einblick in den japanischen Markt bietet die während der «Smart Energy Week» in Tokyo stattfindende «International Hydrogen and Fuel Cell Expo» (FC Expo). (kommender Termin: 26.-28.02.2020)
