LCOH, Levelized Cost of Hydrogen

LCOH steht für Levelized Cost of Hydrogen und bezeichnet die über die Lebensdauer einer Erzeugungsanlage gemittelten Kosten für Wasserstoff. Die Kennzahl setzt die abgezinsten Gesamtkosten einer Anlage ins Verhältnis zur abgezinsten erzeugten Wasserstoffmenge. Üblich ist die Angabe in Euro pro Kilogramm Wasserstoff oder in Euro pro Megawattstunde Wasserstoffenergie. Welche Zahl herauskommt, hängt stark davon ab, welche Kosten einbezogen werden und wie die Wasserstoffmenge energetisch bewertet wird.

Bei der Umrechnung von Kilogramm in Energiemengen muss klar sein, ob mit dem unteren Heizwert oder dem oberen Heizwert gerechnet wird. In vielen energiewirtschaftlichen Anwendungen wird der untere Heizwert verwendet. Ein Kilogramm Wasserstoff enthält dann rund 33,3 Kilowattstunden chemische Energie. Beim oberen Heizwert sind es etwa 39,4 Kilowattstunden. Diese Unterscheidung ist kein Detail für Tabellenfußnoten. Sie verändert Kostenangaben pro Megawattstunde und beeinflusst Vergleiche mit Erdgas, Strom, synthetischen Kraftstoffen oder industrieller Prozesswärme.

Was in den LCOH eingeht

Zu den LCOH gehören typischerweise Investitionskosten des Elektrolyseurs, Kosten für Planung und Anschluss, Finanzierungskosten, fixe und variable Betriebskosten, Wartung, Wirkungsgradverluste, Strombezug, Wasseraufbereitung und die erwartete Lebensdauer der Anlage. Bei größeren Projekten kommen Kosten für Transformatoren, Gleichrichter, Kühlung, Genehmigung, Ersatzteile und gegebenenfalls Netzentgelte, Abgaben oder Umlagen hinzu. Werden Speicher, Verdichtung, Verflüssigung, Pipelineanschluss oder Transport mitgerechnet, verändert sich die Kennzahl erheblich.

Die wichtigste Systemgrenze lautet daher: Bezieht sich der LCOH auf Wasserstoff am Ausgang des Elektrolyseurs, auf verdichteten Wasserstoff am Werkszaun, auf Wasserstoff im Speicher oder auf gelieferten Wasserstoff beim Abnehmer? Ein Elektrolyseur kann einen vergleichsweise niedrigen Erzeugungs-LCOH haben, während der nutzbare Wasserstoff für einen Industriekunden deutlich teurer wird, wenn Kompression, Zwischenspeicherung, Transport und Umwandlungsverluste hinzukommen.

Bei grünem Wasserstoff ist der Strompreis meist der größte variable Kostenblock. Der spezifische Stromverbrauch eines Elektrolyseurs liegt je nach Technologie, Betriebsweise und Bilanzgrenze grob im Bereich von etwa 50 bis 60 Kilowattstunden Strom pro Kilogramm Wasserstoff. Schon wenige Cent pro Kilowattstunde verändern die Kosten pro Kilogramm deshalb deutlich. Ein Strompreis von 5 Cent pro Kilowattstunde verursacht bei 55 Kilowattstunden pro Kilogramm allein 2,75 Euro Stromkosten pro Kilogramm Wasserstoff, bevor Investition, Betrieb, Wasser, Finanzierung und Infrastruktur berücksichtigt werden.

Strompreis, Auslastung und Investition

Der LCOH wird nicht allein durch billigen Strom bestimmt. Ein Elektrolyseur mit hohen Investitionskosten muss genügend Stunden laufen, damit sich die Kapitalkosten auf eine ausreichende Wasserstoffmenge verteilen. Niedrige Strompreise in wenigen Stunden des Jahres reichen dafür nicht automatisch aus. Eine Anlage, die nur in Zeiten sehr niedriger Börsenpreise betrieben wird, spart zwar Stromkosten, verteilt aber ihre Fixkosten auf eine kleinere Produktionsmenge. Eine Anlage mit hoher Auslastung senkt die Kapitalkosten pro Kilogramm, zahlt aber häufiger höhere Strompreise.

Damit entsteht ein wirtschaftlicher Zielkonflikt zwischen niedrigen Strombezugskosten und hoher Volllaststundenzahl. Die optimale Betriebsweise hängt von der Preisstruktur am Strommarkt, den Netzentgelten, der Flexibilität des Abnehmers, der Verfügbarkeit von Speichern und den technischen Grenzen des Elektrolyseurs ab. Ein Elektrolyseur kann grundsätzlich flexibel betrieben werden, aber häufige Lastwechsel, Teillastbetrieb und Stillstände wirken sich auf Effizienz, Verschleiß und Betriebsführung aus. Die Kennzahl LCOH sollte deshalb nicht so gelesen werden, als wäre Wasserstoffproduktion eine einfache Multiplikation aus Strompreis und Wirkungsgrad.

Für das Stromsystem ist diese Betriebsweise relevant, weil Elektrolyseure zusätzliche Last erzeugen und gleichzeitig als flexible Nachfrage dienen können. Sie können Strom aufnehmen, wenn viel Wind- oder Solarstrom verfügbar ist. Sie können aber auch Netzengpässe verschärfen, wenn sie an ungeeigneten Standorten betrieben werden oder wenn ihre Strombeschaffung nur bilanziell erneuerbar ist, physisch aber Netzkapazität beansprucht. Der LCOH bildet solche Netzfolgen nur ab, wenn Netzkosten, Anschlussbedingungen und Standortwirkungen in der Berechnung enthalten sind.

Abgrenzung zu Marktpreis und Förderbedarf

LCOH sind Erzeugungskosten, kein Marktpreis. Der Marktpreis für Wasserstoff entsteht aus Angebot, Nachfrage, Vertragslaufzeiten, Risikoaufteilung, Zertifizierung, Infrastrukturzugang und Alternativen beim Abnehmer. Ein Projekt kann niedrige berechnete LCOH haben und trotzdem keinen wirtschaftlichen Absatz finden, wenn Transportkosten hoch sind oder Kunden keine langfristigen Abnahmeverträge schließen. Umgekehrt kann ein hoher Wasserstoffpreis gezahlt werden, wenn Wasserstoff für eine bestimmte Anwendung knapp, regulatorisch erforderlich oder technisch schwer ersetzbar ist.

Auch der Förderbedarf lässt sich nicht direkt aus dem LCOH ablesen. Förderprogramme können Investitionskosten senken, Betriebskosten ausgleichen, Preisdifferenzen zu fossilen Alternativen überbrücken oder Risiken aus frühen Projekten übernehmen. Je nachdem, welche Kosten getragen werden, verändert sich der private LCOH eines Betreibers, während die volkswirtschaftlichen Kosten nicht verschwinden. Die Kennzahl zeigt dann eher, wer welche Kosten trägt, als welche Ressourcen insgesamt benötigt werden.

Eine weitere Abgrenzung betrifft LCOE, die Levelized Cost of Electricity. LCOE beschreiben gemittelte Stromgestehungskosten, LCOH gemittelte Wasserstoffgestehungskosten. Bei grünem Wasserstoff hängen beide zusammen, weil Strom ein Eingangsfaktor der Elektrolyse ist. Trotzdem ist es falsch, niedrige LCOE eines Wind- oder Solarparks unmittelbar als niedrige LCOH zu deuten. Der Elektrolyseur benötigt Strom zu bestimmten Zeiten, einen Netz- oder Direktanschluss, Regelungstechnik und eine wirtschaftliche Auslastung. Außerdem konkurriert die Nutzung des Stroms für Wasserstoff mit direkter Elektrifizierung, Einspeisung ins Netz, Speicherung oder Abregelungsvermeidung.

Typische Fehlinterpretationen

Eine häufige Verkürzung besteht darin, LCOH-Werte verschiedener Studien nebeneinanderzustellen, ohne Annahmen zu prüfen. Unterschiedliche Zinssätze, Strompreise, Volllaststunden, Wirkungsgrade, Lebensdauern und Systemgrenzen können mehrere Euro pro Kilogramm Unterschied erklären. Besonders empfindlich reagiert die Kennzahl auf die Kapitalkosten. Ein Projekt mit günstiger Finanzierung kann rechnerisch deutlich besser aussehen als ein technisch ähnliches Projekt in einem riskanteren Marktumfeld.

Problematisch ist auch die Gleichsetzung von niedrigem LCOH mit hoher Systemdienlichkeit. Ein Elektrolyseur kann betriebswirtschaftlich günstigen Strom beziehen und dennoch zur falschen Zeit oder am falschen Ort zusätzliche Netzbelastung verursachen. Umgekehrt kann ein teurerer Standort systemisch sinnvoll sein, wenn dort erneuerbare Erzeugung häufig abgeregelt wird, Netzengpässe entlastet werden oder industrielle Abnehmer direkt erreichbar sind. LCOH erfassen solche räumlichen und zeitlichen Wirkungen nur, wenn die Berechnung entsprechend angelegt ist.

Bei importiertem Wasserstoff verschiebt sich die Systemgrenze nochmals. Niedrige Erzeugungskosten in sonnen- oder windreichen Regionen sagen wenig über die Kosten des nutzbaren Energieträgers in Deutschland aus, wenn Umwandlung in Ammoniak oder Methanol, Rückumwandlung, Hafeninfrastruktur, Schiffslogistik, Verluste, Zertifizierung und geopolitische Risiken hinzukommen. Für manche Anwendungen kann Import sinnvoll sein. Die LCOH am Erzeugungsort reichen aber nicht aus, um diese Entscheidung zu bewerten.

Bedeutung für Industrie, Stromsystem und Planung

LCOH sind besonders relevant für Anwendungen, in denen Wasserstoff nicht leicht durch direkte Elektrifizierung ersetzt werden kann. Dazu gehören Teile der Stahlproduktion, bestimmte chemische Prozesse, Raffinerien, Hochtemperaturprozesse und perspektivisch ausgewählte Bereiche der Langzeitspeicherung. In Gebäudewärme oder Pkw-Verkehr ist der Vergleich anders, weil Wärmepumpen und batterieelektrische Fahrzeuge den Strom direkter und meist effizienter nutzen. Der LCOH allein beantwortet daher nicht, ob Wasserstoff eingesetzt werden sollte. Er beantwortet, zu welchen Kosten Wasserstoff unter bestimmten Annahmen bereitgestellt werden kann.

Für die Planung von Elektrolyseuren, Netzen und Industrieclustern ist die Kennzahl trotzdem unverzichtbar. Sie macht sichtbar, wie stark Wasserstoffkosten von Strompreisen, Finanzierung, Auslastung und Infrastruktur abhängen. Sie zwingt dazu, Annahmen über Betriebsweise und Standort offenzulegen. Gerade darin liegt ihr Nutzen: LCOH sind keine Prognose einer sicheren Zukunft, sondern ein Vergleichsinstrument für Varianten unter definierten Bedingungen.

Sauber verwendet beschreibt LCOH die Kosten einer Wasserstofferzeugung innerhalb einer klaren Bilanzgrenze. Unscharf verwendet vermischen sie Erzeugungskosten, Lieferkosten, Marktpreise, Förderbedarf und Systemwirkungen. Wer LCOH vergleicht, muss deshalb nach Strompreis, Volllaststunden, Wirkungsgrad, Finanzierung und einbezogener Infrastruktur fragen. Erst dann wird aus einer scheinbar einfachen Zahl eine belastbare Aussage über die Rolle von Wasserstoff im Energiesystem.