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Wundermittel Wasserstoff – Schlüsselelement für die Energiewende?

| von Julia
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Um die Klimaziele 2030 zu erreichen, muss Deutschland die CO2-Emissionen sowohl in der Stahl- und Chemieindustrie als auch im Verkehrssektor deutlich senken. Neuartige Wasserstofftechnologien erweisen sich dafür zunehmend als sinnvolle Lösungen. Grüner Wasserstoff lautet das Stichwort. Leider besteht hier in einigen Punkten, z. B. was Produktion, Komponenten, Wirtschaftlichkeit, Speicherung usw. angeht, noch Handlungsbedarf. Doch was ist eigentlich Grüner Wasserstoff? Und wie weit sind wir noch vom Einsatz des Grünen Wasserstoff entfernt? All diese Fragen beantworten wir Ihnen hier.

Grüner Wasserstoff: Eine Chance für unser Klima

Vor dem Hintergrund der Senkung der CO2-Emissionen in diversen Branchen erweisen sich immer mehr Wasserstofftechnologien als vielversprechende Lösung. Unter diesem Aspekt hat die Bundesregierung am 10. Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie vorgestellt. Dabei spielt insbesondere „grüner Wasserstoff“ eine entscheidende Rolle.

Nachhaltig produzierter Wasserstoff (H2) gilt neben nachhaltigem Strom als große Chance zum Erreichen der deutschen und europäischen Klimaziele. Hier erwartet die Bundesregierung bis 2030 einen Bedarf von 90 bis 110 Terawattstunden Wasserstoff innerhalb der Bundesrepublik. Doch diesen Bedarf aus heimischer Produktion zu decken, wird zur echten Herausforderung. Demnach stellt sich die Frage:

Wie und woher erhalten wir CO2-neutralen und bezahlbaren Wasserstoff in den benötigten Mengen?  

Da sowohl Deutschland als auch viele weitere Industrienationen ihren energiepolitischen Fokus zunehmend auf grünen Wasserstoff legen, steigt dieser in seiner Attraktivität nicht nur in der Anwendung, sondern auch als Importprodukt. Aus diesem Grund positionieren sich bereits Länder wie Saudi-Arabien, Chile, Australien, Südafrika oder Marokko mit lukrativen Produktions- und Rahmenbedingungen als Lieferanten für den neuen grünen Treibstoff.

Das hält sowohl Chancen für den Energieträger als auch für die jeweiligen Lieferländer bereit. Denn der Energieträger bietet somit nicht nur große Klimaschutz- und Technologiepotenziale für die deutsche Wirtschaft, er eröffnet den Produktions- bzw. Lieferländern gleichzeitig Chancen für eine wirtschaftliche Diversifizierung. Darüber hinaus besteht für deutsche Technologie- und Systemanbieter die Möglichkeit, ihre Position im Zuge eines internationalen Wasserstoff-Markthochlaufs auf den Weltmärkten ausbauen und regionale Kooperationen schaffen.

Fragen und Antworten zum Thema Wasserstoff

Grundlegende Fragen zum Wasserstoff erklärt.

Sogenannter Grüner Wasserstoff wird nachhaltig und ausschließlich mithilfe erneuerbarer Energien hergestellt. Die Produktionsverfahren sind vielfältig. Unsere Bundesregierung setzt in Ihrer Klimastrategie auf das Verfahren der Elektrolyse aus Wasser. Grüner Wasserstoff verursacht zudem keine CO2-Emissionen und so gut wie keine Luftverschmutzung und gilt anders als z. B. Blauer Wasserstoff als einzige „echte“ von Umweltschützern untersuchte Wasserstoff-Lösung, wenn es um das Erreichen der Klimaziele geht.

Neben der Elektrifizierung mit Strom aus erneuerbaren Quellen sowie einem effizienteren, kreislauforientierten Einsatz von Ressourcen kann auch sauberer Wasserstoff auf unterschiedliche Art und Weise auf zum Erreichen der ehrgeizigen Klimaziele beitragen. Dabei spielen zwei Punkte eine grundlegende Rolle:

  • Die Dekarbonisierung industrieller Verfahren und Wirtschaftszweige: Wasserstoff kann da eingesetzt werden, wo eine Verringerung der CO2-Emissionen sowohl dringend erforderlich als auch schwer zu erreichen ist. Ziel ist es, in Zukunft zunächst die Wasserstoffproduktion an sich zu dekarbonisieren (er wird derzeit häufig noch mittels fossiler Energien hergestellt) und den Grünen Wasserstoff anschließend in Sektoren zu nutzen, in denen er fossile Brennstoffe ersetzen kann.
  • Der Ausgleich von Schwankungen bei erneuerbaren Energien. Hier kann Grüner Wasserstoff unter anderem zu einem auf erneuerbaren Energien beruhenden Energiesystem beisteuern. Zum Beispiel dort, wo eine Umstellung von fossilen Brennstoffen auf Strom nicht möglich ist. 

Grüner Wasserstoff kann grundsätzlich in allen Bereichen eingesetzt werden, in denen es auch auf absehbare Zeit keine einfacheren, klimaneutralen Alternativen gibt. Insbesondere in Fällen, in denen sich Wasserstoff in größeren Mengen verhältnismäßig leicht organisieren lässt. So sprechen wir hier beispielsweise von der Industrie – vor allem die Chemie und Stahlindustrie haben einen hohen Bedarf an Wasserstoff.

Darüber hinaus spielt der Verkehrssektor eine entscheidende Rolle, wenn es um den Einsatz von Wasserstoff geht. Denn Wasserstoff ermöglicht uns eine mobile, CO2-arme Fortbewegung. So fangen bereits einige Autohersteller an, den nachhaltigen Kraftstoff in ihre Fahrzeuge einzubauen. Der Autohersteller Toyota hat sich beispielsweise vorgenommen, seine Emissionen bis zum Jahr 2050 drastisch zu reduzieren und arbeitet nun an einem Wasserstoff-Rennfahrzeug (Typ-Bezeichnung GE16-GTS) auf Basis des Corolla. Als Kraftstoff setzt der Hersteller auf 700 bar komprimierten Wasserstoff.

Auch beim Thema Heizen könnte Wasserstoff in Zukunft einen hohen Stellenwert erlangen. Bereits heute kann er in gewissen Maßen in das bestehende Gasnetz eingeschleust werden. Dabei liegt der aktuelle Grenzwert bei maximal 10 Prozent. Zudem kann auch mithilfe von Brennstoffzellen Wärme und Strom aus Wasserstoff gewonnen werden. Das Kopernikus-Projekt ENSURE untersucht derzeit, wie Wasserstoff in das Energienetz der Zukunft auf bestmögliche Art und Weise eingebunden werden kann.

Laut der Bundesregierung lassen sich die genauen Kosten für Grünen Wasserstoff derzeit noch nicht genau kalkulieren. Fest steht jedoch, dass Grüner Wasserstoff umso günstiger wird, je günstiger sich erneuerbarer Strom produzieren lässt. Hinzu kommt die Weiterentwicklung der Wasser-Elektrolyse.

Hinsichtlich der Herstellungskosten lässt sich laut dem Standardwerk „Energiespeicher“ von Professor Michael Sterner von der OTH Regensburg und Ingo Stadler vom IET der Fachhochschule Köln folgendes festhalten: „Die konventionelle Herstellung erfolgt mit rund 48 Prozent zum Großteil aus der Reformierung von Erdgas, da sie mit Herstellungskosten von einem Euro pro Kilogramm konkurrenzlos günstig ist. Es folgen die Herstellung aus flüssigen Kohlenwasserstoffen mit 30 Prozent sowie aus Kohle mit 18 Prozent. Nur ca. vier Prozent entfallen auf die Wasserelektrolyse, was sich durch die höheren Kosten erklärt. Wasserstoff aus erneuerbaren Energien hat beispielsweise derzeit eine Preisspanne von sechs bis zehn Euro je Kilogramm.“ 

Die Kopernikus Projekte leisten derzeit den größten Beitrag zur Wasserstoff-Forschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). So erforscht das Kopernikus-Projekt P2X beispielsweise Grünen Wasserstoff von der Erzeugung über den Transport bis hin zur Nutzung. Darüber hinaus wird auch das Projektkonsortium HYPOS gefördert, welches sich mit der Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff intensiv beschäftigt. Das Kopernikus-Projekt ENSURE hingegen analysiert, wie Wasserstoff in das Energienetz der Zukunft integriert werden kann.

Weitere nennenswerte Projekte sind Carbon2Chem und die Machbarkeitsstudie MACOR. Diese untersuchen, wie Wasserstoff die Stahlindustrie klimafreundlich gestalten kann. Forschungsinitiativen wie DEPECOR, BioDME und NAMOSYN werden ebenfalls gefördert und widmen sich klimafreundlichen Kraftstoffen, für deren Produktion Wasserstoff benötigt wird.

Video: Mit Grünem Wasserstoff die Energiewende meistern

In unserer letzten Klima-Episode von medsolutTV haben wir über die Energiewende und die Ziele der EU in diesem Punkt gesprochen. Ein essenzieller Teil zum Erreichen dieser Ziele ist Wasserstoff. Generell bietet er viele Möglichkeiten und besitzt gute Eigenschaften. Dennoch kann er derzeit noch nicht in vollem Umfang genutzt werden. Was ist also möglich und muss an dieser Stelle passieren? Und was haben Rennwagen damit zu tun? All das erfahren Sie in unserem neuesten Video:

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