Als Alternative zu fossilen Brennstoffen wie Öl und Kohle könnte der Energieträger Wasserstoff in Zukunft eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung des Klimawandels spielen und vielen Branchen helfen, ihre Kohlenstoffemissionen zu reduzieren. Während die Wasserstofftechnologie bereits seit Jahrzehnten im Einsatz ist, erfordern die derzeit geplanten Megaprojekte allerdings eine Ausweitung des Risikomanagements. Ein neues Risiko-Bulletin von Allianz Global Corporate & Specialty (AGCS) beleuchtet einige der Chancen und Herausforderungen der aufstrebenden Wasserstoffindustrie und betont, dass potenzielle Risiken rund um die Produktion, die Lagerung und den Transport von Wasserstoff – vor allem Brand- und Explosionsgefahren, aber auch technisches Versagen und Betriebsunterbrechungen – proaktiv gemanagt werden müssen.

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«Wasserstoff, hergestellt aus kohlenstoffarmen oder gar erneuerbaren Energien, ist von wachsender Bedeutung für die Substitution von fossilen Brennstoffen im Energie-, Versorgungs-, Mobilitäts- und Industriebereich», sagt Chris van Gend, Globaler Leiter der Technischen Versicherung bei AGCS. «Er hat das Potenzial, sich von einer Nischenenergiequelle zu einem grossen Geschäft zu entwickeln, zumal viele Länder Milliarden für den Ausbau ihrer Infrastruktur bereitstellen und zahlreiche Projekte rund um den Globus gestartet wurden. Trotz dieser Erfolge gibt es Herausforderungen zu überwinden, damit Wasserstoff ein wichtiger Teil der Energiewende wird, wie z. B. die Höhe der Produktionskosten, die Komplexität der Lieferkette und die Notwendigkeit neuer Sicherheitsstandards.» 

Über 30 Länder haben Programme initiiert

Der globale Wandel hin zur Dekarbonisierung hat eine starke Dynamik in der Wasserstoffindustrie ausgelöst. Wasserstoff bietet mehrere Optionen für den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft: als Energieträger und Speichermedium für die Rückverstromung, als Kraftstoff für alle Verkehrs- und Mobilitätsmittel und als potenzieller Ersatz für fossile Kohlenwasserstoffe in Industrien wie der Stahlproduktion oder der Petrochemie.

Auf der ganzen Welt wurden beachtenswerte Wasserstoff-Förderprogramme gestartet: Bis Anfang 2021 haben mehr als 30 Länder Wasserstoff-Programme aufgesetzt; Regierungen weltweit haben laut McKinsey mehr als 70 Milliarden Dollar an öffentlichen Mitteln zugesagt. Mehr als 200 grosse Produktionsprojekte sind anberaumt. So hat die deutsche Regierung im Rahmen ihrer Dekarbonisierungsstrategie kürzlich beschlossen, Projekte in Milliardenhöhe zu fördern. Eine der wichtigsten Ankündigungen war zudem die «Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales Europa» der Europäischen Kommission, die im Juli 2020 veröffentlicht wurde und ein ehrgeiziges Ziel von 40 Gigawatt (GW) europäischer Elektrolyseur-Kapazität zur Produktion von «grünem» Wasserstoff bis 2030 beinhaltet.

Bewertung der Risikoumgebung

Viele der Technologien, die zur Erzeugung von Wasserstoff oder Energie aus Wasserstoff eingesetzt werden, sind prinzipiell bekannt. Die AGCS-Risiko-Ingenieure haben beträchtliche Erfahrung mit der Abwicklung von Wasserstoffprojekten in verschiedenen Bereichen. «Heute wird der weitaus grösste Teil des Wasserstoffs vor Ort in der Industrie erzeugt und genutzt. Neu ist, dass sich die Art und der Umfang seiner Nutzung grundlegend ändern, da in Zukunft mit einem rasanten Wachstum der Anlagen zu rechnen ist. Wir sehen das Aufkommen von Projekten im Giga-Massstab in vielen Ländern mit verschiedenen neuen Akteuren, die in den Markt eintreten, und etablierten Akteuren, die sich vergrössern – und das Risikomanagement muss damit Schritt halten», sagt Thomas Gellermann, Risikoberater bei AGCS und Experte beim Allianz Zentrum für Technik. Aus technologischer Sicht werden im AGCS Risiko- Bulletin die folgenden operationellen Risiken hervorgehoben:

  • Brand- und Explosionsgefahren: Die Hauptgefahr beim Umgang mit Wasserstoff besteht in einer Explosion, wenn der Stoff mit Luft in Verbindung kommt. Darüber hinaus sind Lecks ohne spezielle Detektoren schwer zu erkennen, da Wasserstoff farb- und geruchlos ist. Eine Wasserstoffflamme ist bei Tageslicht fast unsichtbar. Statistiken zur Schadensermittlung in der Industrie zeigen, dass etwa einer von vier Wasserstoffbränden auf Leckagen zurückzuführen ist, wobei etwa 40 % vor dem Schaden unentdeckt blieben.
    «Der Brand- und Explosionsschutz muss auf drei verschiedenen Ebenen betrachtet werden», erklärt Gellermann: «Das Entweichen brennbarer Gase muss – erstens – so weit wie möglich verhindert werden. Zweitens müssen elektrische und andere Installationen in Bereichen, in denen Zündquellen nicht ausgeschlossen werden können, entsprechend geplant und errichtet werden und – drittens – sollten Gebäude und Anlagen so konstruiert werden, dass sie einer Explosion mit begrenztem Schaden standhalten. Der richtige Umgang mit Wasserstoffgas ist entscheidend, und jede Notfallsituation erfordert eine entsprechende Brandschutzausrüstung.»
    Eine AGCS-Analyse von mehr als 470.000 Schadensfällen über alle Industriesektoren hinweg über einen Zeitraum von fünf Jahren zeigt, wie kostspielig Schäden durch Feuer und Explosionen sein können. Feuer und Explosionen verursachten in dem untersuchten Zeitraum erhebliche Schäden von mehr als 14 Mrd. €. Ohne Berücksichtigung von Naturkatastrophen waren mehr als die Hälfte (11) der 20 grössten analysierten Versicherungsschäden auf diese Ursache zurückzuführen, was sie zur Schadenursache Nummer eins für Unternehmen weltweit macht.
  • Materialversprödung: Durch die Diffusion von Wasserstoff können Metalle und Stahl (insbesondere hochfester Stahl) verspröden, wovon eine Vielzahl von Bauteilen betroffen sein kann, z. B. Rohrleitungen, Behälter oder Maschinenteile. In Verbindung mit Versprödung kann es zu wasserstoffunterstützter Rissbildung kommen. Für die Sicherheit von Wasserstoffsystemen ist es wichtig, dass Probleme wie das Risiko von Versprödung und Rissbildung bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden. Dies wird durch die Auswahl von Werkstoffen gewährleistet, die unter den zu erwartenden Belastungen geeignet sind, sowie durch die Berücksichtigung geeigneter Betriebsbedingungen (Gasdruck, Temperatur, mechanische Belastung). Hochfeste Stähle sind besonders gefährdet für wasserstoffbedingte Schäden.
  • Betriebsunterbrechungsrisiken: Die Wasserstoffproduktion oder der Wasserstofftransport beinhalten typischerweise High-Tech-Ausrüstung, und ein Ausfall kritischer Teile könnte zu schweren Betriebsunterbrechungen und (in der Folge) erheblichen finanziellen Verlusten führen. Im Falle einer Beschädigung von Elektrolysezellen (die bei der Wasserelektrolyse verwendet werden) oder Wärmetauschern in Verflüssigungsanlagen kann es beispielsweise Wochen, wenn nicht Monate dauern, bis solche wichtigen Ausrüstungen ersetzt werden, was zu Produktionsverzögerungen führt. Darüber hinaus können die Kosten für die Betriebsunterbrechung nach einem Brand die endgültige Schadensumme erheblich erhöhen. So zeigt die AGCS-Analyse, dass der durchschnittliche Betriebsunterbrechungsschaden nach einem Brandereignis über alle Branchen hinweg etwa 45 % höher ist als der durchschnittliche direkte Sachschaden.

Nachfrage nach Versicherungen dürfte steigen

Während eigenständige Wasserstoffprojekte auf dem Versicherungsmarkt bisher selten waren, ist die Wasserstoffproduktion als Teil integrierter Raffinerie- und Petrochemieanlagen seit langem ein fester Bestandteil im Portfolio der Technischen Versicherung der AGCS. Angesichts der zahlreichen weltweit geplanten Projekte können die Versicherer in Zukunft mit einem deutlichen Anstieg der Nachfrage nach Deckung für den Bau und Betrieb von Elektrolyseanlagen oder Pipelines für den Wasserstofftransport rechnen.

«Wie bei jedem Energierisiko gehören Feuer und Explosionen zu den Hauptgefahren. Betriebsunterbrechungs- und Haftpflichtrisiken sind ebenso wichtig wie Transport-, Installations- und mechanische Ausfallrisiken», erklärt van Gend. Er erwartet einen deutlichen Anstieg der Möglichkeiten, auf die AGCS proaktiv reagieren will. «Wir entwickeln einen detaillierteren Underwriting-Ansatz für Wasserstoffprojekte, um sicherzustellen, dass wir Kunden weltweit bedienen können. Es gibt zu Recht eine grosse Begeisterung für Wasserstofflösungen als Schlüsselfaktor für eine kohlenstoffarme Wirtschaft, aber wir sollten nicht übersehen, dass diese Projekte komplexe Industrie- und Energierisiken beinhalten und ein hohes Mass an technischer Expertise und Versicherungs-Know-how erfordern, um Deckung anbieten zu können. Wir werden bei der Risikoselektion und dem Underwriting für Wasserstoffprojekte mit derselben Genauigkeit und Umsicht vorgehen, die wir auch bei unserem bestehenden Versicherungsgeschäft im Energiesektor anwenden.»