Grüner Wasserstoff

Wasserstoff soll – so der Plan der Bundesregierung – im Energiesystem der Zukunft eine bedeutende Rolle spielen. Eine nachhaltige Alternative zu fossilen Rohstoffen und ein sinnvolles Speichermedium ist das Gas aber nur dann, wenn es sich um grünen Wasserstoff handelt.

Was ist grüner Wasserstoff?

Wasserstoff an sich ist farblos. Je nach Herstellungsverfahren werden ihm aber bestimmte Farben zugeordnet: Grüner Wasserstoff wird zum Beispiel durch die Elektrolyse von Wasser gewonnen. Die notwendige Energie stammt ausschließlich aus erneuerbaren Quellen wie Windkraft oder Solarenergie. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Power-to-Gas, einer der Power-to-X-Technologien. Bei der Herstellung entstehen keine klimaschädlichen CO2-Emissionen.

Grüner Wasserstoff und seine Bedeutung für die Energiewende

Grüner Wasserstoff könnte die Antwort auf zentrale Fragen der Energiewende liefern: Zum einen ließe sich mithilfe des Gases regenerativ erzeugte Energie speichern. Zum anderen könnte in vielen Bereichen der Industrie, die sich nur schlecht elektrifizieren lassen, Strom aus erneuerbaren Energien indirekt genutzt werden. Grüner Wasserstoff avanciert damit zu einem wichtigen Baustein der Sektorenkopplung.

Anlagen zur industriellen Produktion von grünem Wasserstoff gibt es derzeit jedoch noch nicht. Um den Hochlauf voranzutreiben, werden Wasserstofftechnologien von der Bundesregierung umfangreich gefördert. Insgesamt stellt sie 9 Milliarden Euro für Forschung und Entwicklung, den Ausbau der Infrastruktur sowie internationale Kooperationen bereit. Bis 2030 sollen so Produktionsanlagen mit einer Kapazität von 5 Gigawatt (GW) in Deutschland entstehen.

Wo soll grüner Wasserstoff eingesetzt werden?

Grüner Wasserstoff lässt sich vielseitig nutzen. Seine Verwendung ist vor allem dort interessant, wo keine klimafreundlichen Alternativen zur Verfügung stehen:

• Industrie: Mit grünem Wasserstoff könnte in der Stahlindustrie Kohle als Reduktionsmittel und in der Chemieindustrie Erdöl als Rohstoff ersetzt werden. Zudem ließen sich mit dem Gas Brennöfen in der Glas-, Zement- und Stahlindustrie anfeuern.
• Verkehr: Grüner Wasserstoff könnte als Treibstoff dienen. In Kombination mit Kohlenmonoxid lassen sich zudem synthetische Kraftstoffe für den Flug-, Schiffs-, Fern- und Schwerlastverkehr herstellen.
• Wärme: Mithilfe von Brennstoffzellen kann grüner Wasserstoff zur Beheizung von Gebäuden genutzt werden. Aus Wasserstoff und Kohlendioxid lässt sich aber auch Methan als Heizgas für Privathaushalte und die Industrie herstellen.
• Strom: Um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen, kann grüner Wasserstoff auch wieder in Strom zurückverwandelt werden.

Kritik am grünen Wasserstoff

Bei allem Zukunftsoptimismus gibt es auch Kritik am grünen Wasserstoff. Diese bezieht sich vor allem auf zwei Punkte: die geringe Effizienz bei der Herstellung sowie die unzureichende Menge an grünem Strom in Deutschland.

Bei der Umwandlung gehen rund 30 % der Energie verloren. Noch ist es effizienter, den Ökostrom direkt zu verbrauchen. Mit neuen Technologien könnte sich das aber ändern: Ein australisches Unternehmen hat einen Elektrolyseur entwickelt, der einen Gesamtwirkungsgrad von 95 % ermöglicht. Ein Kilogramm Wasserstoff ließe sich so für weniger als 1,50 € produzieren.

Aber auch grüner Wasserstoff, der mit vorhandenen Elektrolyseuren gewonnen wird, könnte in Zukunft attraktiver werden. Bisher lagen die Kosten für grünen Wasserstoff deutlich über denen von grauem, aus fossilen Energieträgern hergestelltem Wasserstoff. Aufgrund der explodierenden Gaspreise ist grüner Wasserstoff in Europa, dem Nahen Osten, Afrika und China nun erstmals günstiger als grauer Wasserstoff.

Eine weitere Herausforderung ist die Verfügbarkeit an Strom aus erneuerbaren Energien: Um die Industrie und den Verkehr mit grünem Wasserstoff zu versorgen, werden große Mengen an grünem Strom benötigt. Der Ausbau erneuerbarer Energien geht allerdings nur schleppend voran.

Aufgrund seiner guten Transporteigenschaften muss grüner Wasserstoff aber nicht zwingend in Deutschland hergestellt werden. Denkbar ist auch, das Gas in sonnenreichen Gegenden wie Nordafrika zu produzieren und dann zu importieren. Allerdings gibt es auch hier noch Hürden, denn in den anvisierten Regionen herrscht meist Wasserknappheit – und Wasser ist die Basis für grünen Wasserstoff.