Wasserknappheit und grüne Wasserstoffproduktion in Spanien

Dieser Beitrag wurde gemeinsam verfasst von Alisa Kegel, Almudena Nunez & Niklas Kramer

Spanien ist eines der Länder mit dem höchsten Potenzial für erneuerbare Energien innerhalb der EU und hat große Ambitionen, ein entscheidender Produzent von grünem Wasserstoff zu werden. Kürzlich hat es sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 12 GW an Elektrolyseur-Kapazitäten für die Erzeugung von grünem Wasserstoff zu installieren und ist damit das ehrgeizigste Erzeugerland in Europa (Collins, 2024). Nach Schätzungen der Regierung werden rund 20 Prozent der weltweiten Projekte für grünen Wasserstoff in Spanien geplant (Spain, 2024). Diese ambitionierten Ziele könnten jedoch die Konflikte um Umweltressourcen verschärfen.

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse hergestellt, bei der Wasser mittels eines mit erneuerbarer Energie betriebenen Elektrolyseurs in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Der Produktionsprozess erfordert große Mengen an Wasser. Dennoch werden Wassermanagement und -verfügbarkeit in der spanischen Wasserstoffstrategie nicht behandelt. Auch die 2022 verabschiedete Strategie zur Wassernutzung im Zusammenhang mit dem Klimawandel enthält keine Hinweise auf Wasserstoffproduktion. Unterschätzt die spanische Regierung also die Risiken, die eine groß angelegte grüne Wasserstoffproduktion für die Wasserverfügbarkeit mit sich bringt? 

Wasserknappheit ist bereits ein großes Problem in Spanien. Im Jahr 2023 erlebten viele Teile des Landes einen besonders strapaziösen Sommer (Sánchez, 2023). Während einige Gemeinden in Andalusien zeitweise überhaupt keinen Zugang zu fließendem Wasser hatten, beschränkten andere den Zugang auf bestimmte Stunden des Tages. In Zukunft wird das Land durch die Auswirkungen des Klimawandels noch mehr Knappheit ausgesetzt sein. Dies könnte zu einem ernsten Konflikt zwischen Landwirtschaft und Tourismus, zwei wichtigen ökonomisch Triebkräften, und der aufkommenden grünen Wasserstoffindustrie führen. Derzeit werden mehr als 70 Prozent aller spanischen Wasserressourcen von der Bewässerungslandwirtschaft verbraucht (Macher, 2023; Montoriol Garriga, 2022). Vielerorts belastet der Tourismus die Wasserressourcen zusätzlich (Perez et. al., 2020).

Niederschlag und Wasserverfügbarkeit sind jedoch je nach Region sehr unterschiedlich (siehe Abbildung 1). Die Atlantikküste ist die Region mit dem meisten jährlichen Niederschlag, während die Süd- und Mittelmeerküste die trockenste Region des Landes ist. Vor allem die Tiefebenen des Guadalquivir und Ebro haben häufig mit schwerem Wassermangel zu kämpfen. 
 

Die Projekte und Ambitionen zur Erzeugung von grünem Wasserstoff sind ebenfalls nicht gleichmäßig über das Land verteilt. Einige Regionen wie Aragonien, das Baskenland und Katalonien sind besonders ehrgeizig und haben ihre eigenen Wasserstoffstrategien und -ziele veröffentlicht. Gemeinsam mit Navarra haben diese autonomen Gemeinschaften den Ebro-Wasserstoffkorridor initiiert, eine privat-öffentliche Initiative, die den Nordosten Spaniens abdeckt. Ein weiteres Wasserstoffzentrum ist von Cepsa, einem spanischen Öl- und Gasunternehmen, geplant, das in Andalusien, der südlichsten Region Spaniens, eine groß angelegte grüne Wasserstoff-Valley errichten will. Die Datenbank der Internationalen Energieagentur, in der geplante oder laufende Projekte zur Erzeugung von emissionsarmem Wasserstoff weltweit erfasst sind, registriert Stand Oktober 2024 mehr als 160 Projekte in Spanien. Andalusien ist dabei die Region mit den meisten dieser Projekte, gefolgt von Galicien, Aragon und Kastilien-La Mancha (siehe Abbildung 2). Viele Projekte, insbesondere in Andalusien und Kastilien-La Mancha, befinden sich in Regionen mit hoher Wasserknappheit, was regionale Konflikte über Wassernutzung befürchten lässt. 

Ist diese Überschneidung notwendigerweise ein Problem? Obwohl für die Produktion von grünem Wasserstoff idealerweise Süßwasser verwendet wird, da die Elektrolyse qualitativ hochwertiges Wasser erfordert (Tækker Madsen, 2022), das oft als Reinstwasser bezeichnet wird (Lenntech, 2012), ist es ebenfalls möglich, grünen Wasserstoff aus Meer- oder Abwasser zu produzieren. Beide Alternativen sind jedoch mit gewissen Komplikationen verbunden. 

Da Meerwasser reichlich vorhanden ist, ist es eine der vielversprechendsten Lösungen für die grüne Wasserstoffproduktion. Allerdings muss es entsalzt werden, um es für industrielle Zwecke wie die Wasserstoffproduktion nutzbar zu machen. Trotz Fortschritten bei Entsalzungstechnologien ist dies nach wie vor ein problembehafteter Prozess. Erstens ist der Energieaufwand sehr hoch: etwa 1 kWh erneuerbare Elektrizität ist pro m3 gereinigtes Wasser notwendig (Collins, 2021). Zweitens kann die Meerwasserentsalzung schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, da sie Abfälle produziert, die in der Regel in die direkte Meeresumwelt eingeleitet werden (Panagopoulos & Haralambous, 2020).

Die Verwendung von Abwasser oder recyceltem Wasser erfordert ebenfalls eine intensive Aufbereitung. Es gibt bereits einige Initiativen, die Wasser aus einer Kläranlage für die Wasserstoffproduktion nutzen. Eine Anlage, die diese Option nutzt, ist die Wasserstoffanlage von Cepsa im Energiepark San Roque in Cádiz, die aufbereitetes Abwasser aus den umliegenden Gemeinden verwendet (Cepsa, 2022). Eine weitere Anlage, die recycelte Abwässer verwendet, befindet sich in Madrid in der Nähe einer Wasseraufbereitungsanlage (Sánchez Molina, 2023). Diese Option scheint vielversprechend, zumindest solange eine ausreichende Wasserqualität für die Wasserstoffproduktion gewährleistet werden kann. Die Technologie befindet sich jedoch noch im Anfangsstadium, und um festzustellen, ob aufbereitetes Abwasser in großem Maßstab für die grüne Wasserstoffproduktion verwendet werden kann, muss Klarheit über die Kosten gewonnen werden.

Selbst wenn entsalztes Meerwasser oder recyceltes Abwasser zur Verfügung gestellt wird, bleibt die Konkurrenz zwischen Gemeinden und Industriesektoren um die Nutzung bestehen (Borge-Diez, 2024). Entsalzungsanlagen könnten genauso dazu genutzt werden, Wasser für andere Zwecke bereitzustellen. Die Sorge um die Verschärfung von Wasserknappheit in einigen Regionen Spaniens ist also mehr als berechtigt. Bislang hat dieses Thema in der Wasserstoffstrategie des Landes keine ernsthafte Berücksichtigung gefunden und wurde sogar von Seiten der Regierung zurückgewiesen (Collins, 2024). Vor diesem Hintergrund ist es unerlässlich, dass klare Richtlinien und Vorschriften für die Wassernutzung festgelegt werden, um sicherzustellen, dass der Zugang von Gemeinden zu Wasser nicht durch die Ausweitung der Wasserstoffproduktion gefährdet wird. Solche Richtlinien sollten die Produktion in Regionen mit einem geringen Risiko bevorzugen und Anreize für die Forschung und Entwicklung von Wasserstoffproduktionsmethoden schaffen, die auf Meer- oder Abwasser basieren. Mit angemessenen Anreizen, Aufsicht und Aufklärung könnte eine nachhaltige Wasserwirtschaft geschaffen und gleichzeitig die Produktionsziele für grünen Wasserstoff erfüllt werden.