Etikett mit der Aufschrift Wasserstoff klebt auf einer Rohrleitung | Bildquelle: dpa

Wasserstoff-Nutzung "Champagner unter den Energieträgern"

Stand: 12.10.2020 13:16 Uhr

Manche stufen Wasserstoff bereits als "das Öl von morgen" und als Schlüssel zum Gelingen der Energiewende ein. Wie begründet sind die Hoffnungen, die auf dem vermeintlichen Superstoff ruhen?

Von Jürgen Döschner, WDR

Wer hat je vom "Nationalen Klimaschutz-Rat" gehört, von der "Nationalen Klimaschutz-Strategie", der "Leitstelle Klimaschutz" in der Bundesregierung, dem "Bund-Länder-Arbeitskreis Klimaschutz", dem "Ausschuss der Staatssekretäre für Klimaschutz" oder dem "Innovationsbeauftragten für Klimaschutz"? Niemand, denn all das gibt es nicht.

Ersetzt man jedoch das Wort "Klimaschutz" durch den Begriff "Wasserstoff", dann ist all das in Deutschland zu finden. Dies macht deutlich, welchen Stellenwert die Bundesregierung und Teile der Industrie dem Wasserstoff beimessen. Aber wie begründet sind diese Begeisterung und dieser Aufwand?

Wasserstoff ist häufigstes Element im Universum

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Wasserstoff ist das einfachste chenische Element und kommt auf der Erde meist gebunden in Form von Wasser vor.

Wasserstoff ist das simpelste und zugleich das häufigste chemische Element im Universum, auf der Erde überwiegend gebunden in Form von Wasser. Da gasförmiger Wasserstoff gut brennt, ist auch die Idee keineswegs neu, das so reichhaltig vorkommende Element zur Energieerzeugung zu nutzen.

Jules Verne schrieb schon 1874 in seinem Roman "Die geheimnisvolle Insel" vom Wasser als "Kohle der Zukunft". "Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist", heißt es an einer Stelle. "Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf absehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern."

Saubere Verbrennung

Für Jules Vernes Visionen ausschlaggebend war vermutlich die hohe Verfügbarkeit von Wasser, beziehungsweise Wasserstoff. Als wichtiger Faktor hinzugekommen ist in Zeiten der Klimakrise die zweite positive Eigenschaft von H2: die saubere, rückstandslose Verbrennung.

Ein weiterer Vorzug: Die praktische Verwendung von Wasserstoff ist schon seit vielen Jahren erprobt - vom Raketenantrieb bis hin zur Wasserstoff-befeuerten Brennstoffzelle in Zügen, Bussen und Pkw. Auch für die Industrie sowie für Ingenieurinnen und Ingenieure ist H2 keineswegs Neuland. In Raffinerien und der chemischen Industrie wird Wasserstoff als Grundstoff bei vielen Prozessen verwendet - etwa 20 Milliarden Kubikmeter pro Jahr, hergestellt überwiegend aus Erdgas. In Nordrhein-Westfalen gibt es die längste Wasserstoff-Pipeline Deutschlands - sie ist 240 Kilometer lang.

Wichtige Rolle für die künftige Wirtschaft

Dass Wasserstoff eine bedeutende Rolle bei der beschlossenen Dekarbonisierung der Wirtschaft spielen wird, ist daher unumstritten. Das gilt besonders für Bereiche, in denen es bislang keine praktikablen Alternativen zu den bisher verwendeten fossilen Brennstoffen gibt - wie etwa in der Luftfahrt.

Ein Allzweckmittel für den Klimaschutz sei der Wasserstoff allerdings nicht, sagen Kritiker. Ob Umweltverbände wie der BUND, Wissenschaftler vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) oder Politikberater wie der europäische Thinktank "E3G": Sie alle halten den Aktivismus und Optimismus der Bundesregierung beim Thema Wasserstoff für übertrieben.

Kapazität für Erzeugung reicht nicht aus

Der zentrale Kritikpunkt: Bei der Vielzahl der vorgesehenen Einsatzmöglichkeiten würden die bestehenden und geplanten Ökostrom-Kapazitäten bei weitem nicht ausreichen, um die entsprechende Menge "grünen", also CO2-freien Wasserstoff herzustellen. Allein der Bedarf der Industrie liegt aktuell bei 55 Terawattstunden (TWh) pro Jahr. Einschließlich der Umstellung der Stahlindustrie und der Raffinerien rechnet die Bundesregierung in ihrer "Nationalen Wasserstoff-Strategie" (NWS) bis 2030 mit einem Gesamtbedarf von 90 bis 110 TWh.

Doch im selben Papier ist zu lesen, dass bis dahin in Deutschland lediglich Erzeugungskapazitäten für ganze 14 TWh "grünen Wasserstoff" errichtet werden sollen. Der größte Teil des Bedarfs hingegen soll durch Importe gedeckt werden - darunter ausdrücklich auch sogenannter "blauer" Wasserstoff. Der wird konventionell auf der Basis von Erdgas gewonnen, soll aber durch die Abscheidung und Speicherung des dabei entstehenden CO2 "klimaneutral" gemacht werden.

Die Ökostrom-Kapazitäten reichen also auf absehbare Zeit nicht einmal aus, um den heute schon in der Industrie verwendeten "grauen" Wasserstoff durch klimaneutralen "grünen" Wasserstoff zu ersetzen. Aber die Pläne der Bundesregierung gehen noch weit darüber hinaus. Aus ihrer Sicht soll langfristig Wasserstoff auch auf dem Wärmemarkt und vor allem im Verkehr eine bedeutende Rolle spielen - hier nicht nur in der Luftfahrt und der Schifffahrt, sondern auch bei Bussen, Lkw und Pkw.

Hintergrund: Wasserstoff

Grauer Wasserstoff wird hergestellt auf der Basis fossiler Kohlenwasserstoffe, vorwiegend Erdgas. Etwa 98 Prozent des bisher in Deutschland und global verwendeten Wasserstoffs sind "grau".

Blauer Wasserstoff wird ebenfalls aus fossilen Grundstoffen, meist Erdgas, hergestellt - gekoppelt jedoch mit einem CO2-Abscheidungs- und Speicherungsverfahren (Carbon Capture and Storage, CCS). Das verschlechtert zusätzlich die Energiebilanz des Wasserstoffs und erhöht die Herstellungskosten. Blauer Wasserstoff wird in der Gesamtbilanz als CO2-neutral betrachtet.

Grüner Wasserstoff wird in der Regel durch Elektrolyse von Wasser mittels Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt. Umstritten ist, ob auch Wasserstoff als "grün" bezeichnet werden kann, der mit Strom aus Atomkraftwerken produziert wurde. Die Argumentation der Befürworter ist, dass Atomkraft auch weitgehend CO2-freien Strom liefert.

Türkiser Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan hergestellt. Grundstoff ist auch hier Erdgas. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff.

Hoffnung auf synthetische Kraftstoffe

Das Schlüsselwort dazu lautet "PtX" (Power to X) beziehungsweise "SynFuels" (eine Abkürzung für synthetic fuels, übersetzt: synthetische Kraftstoffe). Dabei geht es darum, über den abgespaltenen Wasserstoff durch Hinzufügen von CO2 einen quasi klimaneutralen, künstlichen Treibstoff zu erzeugen. Der hätte den Vorteil, dass er auch in allen konventionellen Fahrzeugmotoren verwendet werden kann.

Als Anwendungsbeispiel nennt die Bundesregierung in ihrer "Nationalen Wasserstoffstrategie" auch das Militär. Selbst für die Herstellung von konventionellen, erdölbasierten Kraftstoffen wie Benzin oder Kerosin ist der Einsatz von "grünem" Wasserstoff vorgesehen, um deren CO2-Bilanz zu verbessern.

Hand betankt Auto mit Wasserstoff | Bildquelle: dpa
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Auch im Verkehr setzt die Bundesregierung große Hoffnungen auf den Wasserstoff.

Die Folge: Einige Autokonzerne und Politikerinnen und Politiker prophezeien schon statt des Endes des Verbrenners eine "grüne" Zukunft des konventionellen Autos - mit klimaneutralem Synthetik-Sprit, hergestellt aus "grünem" Wasserstoff. Doch damit werden in den Augen der Kritiker die Kapazitäten zur Herstellung von "grünem" Wasserstoff endgültig gesprengt. Um allein die gesamte Pkw-Flotte in Deutschland mit klimaneutralem SynFuel zu versorgen, so rechnete kürzlich die "Wirtschaftswoche" vor, bräuchte man jährlich rund 1100 Terawattstunden Grünstrom - das ist etwa doppelt so viel Strom, wie Deutschland derzeit insgesamt pro Jahr verbraucht.

"Grüner" Wasserstoff wichtig für Energiewende

"Grüner" Wasserstoff ist wichtig für das Gelingen der Energiewende. Darin sind sich alle Fachleute einig. Er wird in vielen Bereichen benötigt, in denen es sonst keine Alternativen zu fossilen Grundstoffen oder Energieträgern gibt - etwa in der Stahl- und der Chemieindustrie oder in der Luftfahrt. Allein die dort benötigten Mengen herzustellen, wird teuer und aufwändig.

In anderen Sektoren, in denen es jedoch schon jetzt Alternativen zu Öl und Gas gibt - sei es im Wärmemarkt oder bei Pkw -, sollte man wegen der genannten Probleme auf Wasserstoff verzichten. Denn Wasserstoff sei keineswegs "das neue Öl", sagt Claudia Kemfert vom DIW, sondern "der Champagner unter den Energieträgern".         

Über dieses Thema berichtete Deutschlandfunk am 22. Juli 2020 um 11:46 Uhr.

Korrespondent

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