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Das rettende Element: Wasserstoff soll die Energiewende möglich machen

Dass wir Wasserstoff für die Energiewende brauchen, darin sind sich alle einig. Aber bei vielen Fragen gehen die Meinungen weit auseinander.

Es vergeht kaum ein Tag, an dem es keine Meldung über Wasserstoff in die Schlagzeilen schafft: Ob Förderzusagen der Bundesregierung für Forschungsprojekte, angekündigte Millioneninvestitionen großer Konzerne in Wasserstofferzeugungsanlagen oder kontroverse Diskussionen über die Art der Produktion (grün, grau, blau) – es ist ein regelrechter Hype entstanden um das Element mit der Ordnungszahl 1 im Periodensystem.

Warum brauchen wir Wasserstoff?

Wasserstoff soll eine wichtige Funktion im Energiesystem der Zukunft übernehmen: Ein Gas, das sich speichern lässt, ohne CO2-Emissionen verbrennt und gleichzeitig viele Prozesse ermöglicht, für die wir heute Kohle, Öl oder Erdgas brauchen. Wasserstoff kann Fahrzeuge antreiben, Häuser heizen oder Strom erzeugen. Er bringt also die Verzahnung der Energiewirtschaft, die Sektorenkopplung, voran. Weil bei der Verbrennung von Wasserstoff nur Wasser entsteht, ist der ganze Vorgang klimaneutral. Zudem müssen in einer Energiewirtschaft, in der vor allem Sonne und Wind den Strom liefern, die natürlichen Schwankungen in der Erzeugung so ausglichen werden, dass immer genug Energie bereitgestellt werden kann.

Deshalb gibt es, was die Bedeutung von Wasserstoff angeht, große Übereinstimmung: Er wird gebraucht, um Europa bis 2050 zum klimaneutralen Kontinent zu machen.

Deutschland will neun Milliarden in Wasserstoff investieren

In der Nationalen Wasserstoffstrategie, die die Bundesregierung im Sommer 2020 beschlossen hat, werden große Ziele angepeilt:

  • Sieben Milliarden Euro sollen in die Förderung von Wasserstofftechnologien hierzulande und zwei Milliarden Euro für internationale Partnerschaften fließen.
  • Bis zum Jahr 2030 sollen Erzeugungsanlagen von bis zu 5 GW Gesamtleistung gebaut werden.
  • Bis 2035, spätestens aber bis 2040, sollen weitere 5 GW folgen.

Für die Wasserstoffproduktion wird viel Energie gebraucht

Mit der Überzeugung, wie wichtig das Gas für den Klimaschutz ist, ist die Einigkeit aber auch schon vorbei. Denn Wasserstoff kann nicht gefördert werden, wie Erdgas, Kohle oder Erdöl. Er ist auf der Erde zwar reichlich vorhanden, aber in chemischen Verbindungen wie Wasser oder Säuren gebunden. Wasserstoff wird gewonnen, indem man Wasser (H2O) in Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H2) aufspaltet. Allerdings braucht es viel Energie, um das Molekül H2 abzuspalten. Und zwar mehr, als der Energieträger Wasserstoff dann seinerseits abgeben kann. Geschieht dies mit Hilfe elektrischen Stroms, spricht man von Elektrolyse.

Zwei Grundsätze, die es zu beachten gilt:

  • Die Produktion von Wasserstoff ist ein energetisches Verlustgeschäft. Die Bundesregierung rechnet in der Nationalen Wasserstoffstrategie für 2030 mit einer heimischen Produktion von 14 TWh Wasserstoff. Dafür müssten 20 TWh Strom eingesetzt werden.
  • Um klimaneutral zu sein, muss die Energie zur Erzeugung von Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen stammen. Das sieht auch die Bundesregierung so und will ihre Förderung auf „grünen“ Wasserstoff konzentrieren.

Grün, blau oder grau?

Wer grünen Wasserstoff will, muss die erneuerbaren Energien ausbauen. Doch das verläuft schleppend, gerade die Windenergie schwächelt. Für eine Übergangszeit könne auf „blauen Wasserstoff“ zurückgriffen werden, schreibt das Bundeswirtschaftsministerium auf seiner Homepage. Dabei wird das bei der Produktion freiwerdende CO2 abgeschieden und gespeichert (sogenannte Carbon-Capture-and-Storage, CCS).

Claudia Kemfert vom DIW | Bild: © thorsten futh (www.claudiakemfert.de/fotos)

Verfechter der Energiewende, wie die Wissenschaftlerin Claudia Kemfert, sehen dieses Verfahren kritisch. Sie warnt davor, Wasserstoff überall einsetzen zu wollen. Die verlustreiche Produktion des Gases mache ihn zum „Champagner der Energiewende“, der nur dort zum Einsatz kommen solle, wo Elektrifizierung nicht möglich sei.

Import von Wasserstoff nötig?

Es gibt noch einen Streitpunkt: Die Bundesregierung geht davon aus, dass Deutschland nicht in der Lage sein wird, seinen Wasserstoffbedarf aus eigener Produktion zu decken. Partnerschaften mit anderen Ländern werden deshalb unterstützt.

Doch Importe aus anderen Ländern seien nicht unbedingt billiger, ermittelte eine Studie des Wuppertal Instituts und DIW Econ. Entscheidend seien die tatsächlichen Strom- und Transportkosten. Werde der grüne Wasserstoff stattdessen im eigenen Land produziert, könne dies eine positive Beschäftigungswirkung und Wertschöpfung entfalten. Mit der Erreichung der Klimaziele 2050 sei eine Wertschöpfung bei einer stark auf die heimische Erzeugung ausgerichtete Strategie bis zu 30 Milliarden Euro im Jahr 2050 und es könnten bis zu 800.000 Arbeitsplätze geschaffen werden.

Viele potenzielle Exportländer seien selbst stark abhängig von fossilen Energieträgern. In Marokko etwa machen fossile Energieträger derzeit rund 90 Prozent des Primärenergiemix aus und werden auch in 2030 noch tragende Rollen einnehmen. In solchen Regionen birgt eine stark exportorientierte Wasserstoffwirtschaft das Risiko, die Energiewende vor Ort zu verschleppen – mit negativen Effekten für den Klimaschutz.