Wasserstoff als Energieträger

Im künftigen klimaneutralen Energiesystem soll Wasserstoff einen wichtigen Beitrag leisten. Der vielseitig einsetzbare und leicht transportierbare Rohstoff könnte vor allem in Verkehr und Industrie fossile Energieträger ersetzen. Das entscheidende Problem ist aber die Gewinnung. Denn Wasserstoff muss mit hohem Energieaufwand aus seinen molekularen Verbindungen herausgelöst werden. Dazu gibt es mehrere Verfahren, die nach Farben unterschieden werden. Beim grauen Wasserstoff ist schon das Ausgangsmaterial ein fossiles, nämlich Erdgas bzw. das darin enthaltene Methan. Durch das Verfahren der Dampfreformierung wird der im Methan enthaltene Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt, der sich aber mit dem im Wasserdampf enthaltenen Sauerstoff zum gasförmigen CO2 verbindet und in die Atmosphäre aufsteigt. Beim blauen Wasserstoff wird das CO2 eingefangen und unterirdisch gespeichert. Allerdings ist es nach heutigem Stand nicht möglich, genug CO2 aufzufangen, weshalb auch dieses Verfahren nicht klimaneutral sein kann. Eine Alternative könnte der türkise Wasserstoff sein: Hier wird das Methan – das prinzipiell auch aus Biogas genommen werden kann – thermisch gespalten. Da kein Sauerstoff involviert ist, entsteht kein CO2 und der Kohlenstoff bleibt in fester Form übrig. Ob dieser Kohlenstoff ohne Umweltrisiken geologisch gelagert
werden kann, ist aber noch nicht ausreichend erforscht. Somit hat allein der grüne Wasserstoff das Potenzial zu einem klimaneutralen Energieträger. Dabei wird der Wasserstoff mit elektrischem Strom aus Wasser gelöst (Elektrolyse). Der Strom muss natürlich aus erneuerbaren Quellen kommen.

Nun wäre es viel energieeffizienter, den regenerativen Strom direkt einzusetzen, anstatt den Umweg über die verlustreiche Wasserstoffherstellung zu nehmen. Der Einsatz von Wasserstoff ist daher nur dort sinnvoll, wo erneuerbare Energien nicht direkt genutzt werden können. Mögliche Anwendungsbereiche wären im Verkehr etwa solche, wo weite Strecken unter hohem Energieeinsatz zu überwinden sind: bei Schiffen, Flugzeugen oder auch LKWs. Dort könnten auch synthetische Kraftstoffe zum Einsatz kommen, zu deren Herstellung Wasserstoff gebraucht wird. In der Industrie könnte Wasserstoff vor allem die bei der Stahlproduktion benötigte Kohle ersetzen. Auch Gaskraftwerke könnten mit Wasserstoff statt mit Erdgas betrieben werden, um Engpässe bei der Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenkraft auszugleichen.

In Deutschland sollen bis 2030 grüne Wasserstoffkapazitäten von mindestens zehn Gigawatt aufgebaut werden. Dieses Ziel ist in der nationalen Wasserstoffstrategie vom Juni 2020 verankert. Dazu soll ausreichend grüner Wasserstoff aus Ländern in Afrika, aus Australien oder auch Kanada beschafft werden.