Rettung für unser Klima?

Kann grüner Wasserstoff wirklich fossile Energien ersetzen?

von Oliver Scheel

Grüner Wasserstoff soll uns den Weg zur Klimaneutralität ebnen. Er soll das Fliegen CO2-neutral und generell den Verkehrssektor revolutionieren. Denn der Verkehrssektor ist eine wahre Drecksschleuder in der Klimakrise. Er ist nach der Energiewirtschaft und der Industrie mit rund 20 Prozent CO2-Ausstoß der drittgrößte Verursacher von Treibhausgasemissionen und vor allem ist er der Sektor, der in den vergangenen Jahren eher zugelegt hat bei den Emissionen und nicht abgenommen.

So soll der Grüne Wasserstoff uns also vor einer massiven Erderwärmung retten und bestenfalls unsere Freiheit beim Reisen mit Auto, Schiff und Flugzeug nicht sonderlich beeinträchtigen. Die Bundesregierung hat dazu eine Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen. Aber kann der Grüne Wasserstoff das überhaupt alles leisten? Kann der große Hoffnungsträger fossile Brennstoffe in der Industrie oder im Fernverkehr ersetzen? Schauen wir mal.

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Versorgung mit Grünem Wasserstoff langfristig unsicher

Klar ist: Grüner Wasserstoff ist zentral für das Erreichen der Pariser Klimaschutz-Ziele: Aber das ganze Projekt steckt noch in den Kinderschuhen, wie ein Blick auf die Zahlen und in eine aktuelle Studie zeigen:

Selbst wenn die Produktionskapazitäten so schnell wachsen wie Wind- und Solarenergie, bleibt die Versorgung mit grünem Wasserstoff kurzfristig knapp und langfristig unsicher. Dies zeige eine neue Studie in „Nature Energy“, schreibt das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK).

„Weltweit wird grüner Wasserstoff bis 2035 wahrscheinlich weniger als 1 Prozent der Endenergie liefern, während die Europäische Union die 1-Prozent-Marke schon etwas früher, etwa 2030, erreichen könnte. Bis 2040 ist ein Durchbruch zu höheren Anteilen von grünem Wasserstoff wahrscheinlicher, aber es herrschen große Unsicherheiten, die die heutigen Investitionsrisiken erhöhen.“

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Im Haushalt wird Wasserstoff kein Player werden

14.09.2022, Bayern, Wunsiedel: Auf Rohren einer Wasserstofferzeugungsanlage ist ein Aufkleber mit der Aufschrift ·Wasserstoff· angebracht. Die größte grüne Wasserstofferzeugungsanlage Bayerns wurde feierlich im Energiepark Wunsiedel in Betrieb genomm
In Wunsiedel wurde im September die größte grüne Wasserstofferzeugungsanlage in Bayern in Betrieb genommen.

32 unabhängige Studien kommen allesamt zu dem Schluss, dass Wasserstoff als fossilfreie Heizquelle von Häusern keine bedeutende Rolle spielen wird, weder als direkter Ersatz für fossiles Gas noch als Gemisch im Gasnetz. Die Studien legen nahe, dass die Verwendung von Wasserstoff für die Hausheizung im Vergleich zu anderen Alternativen wie Wärmepumpen, Solarthermie und Fernwärme weniger wirtschaftlich und weniger effizient ist.

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Wo aber können wir Grünen Wasserstoff dann einsetzen?

Die wichtigsten Einsatzbereiche von Wasserstoff sind laut Bundesregierung die sehr energieintensive Stahl- und Chemieindustrie. In der Chemieindustrie braucht es Wasserstoff, um beispielsweise Erdöl als Rohstoff zu ersetzen. Und nicht zuletzt kann Wasserstoff Brennöfen der Industrie beheizen.

Im Verkehr ist Wasserstoff sehr relevant. Vor allem in den Bereichen, in denen Elektrifizierung in absehbarer Zeit nicht möglich ist. Also im Bereich der Fliegerei, des Schwerlast- und Schiffsverkehr. Durch Wasserstoff als Ausgangsstoff für synthetische Kraftstoffe lassen sich diese Verkehrsbereiche klimafreundlich umgestalten.

Das Umweltbundesamt sagt, dass es immer sinnvoller sei, Erneuerbare Energien zu nutzen, weil diese effizienter die fossilen Energien ersetzen können. Nur dort, wo es technisch nicht möglich ist, erneuerbare Energien direkt zu nutzen, sollte Wasserstoff zum Einsatz kommen. „Wasserstoff wird künftig also da benötigt, wo keine effizientere Lösung verfügbar ist: Zum einem als Endenergieträger in der direkten Nutzung, beispielsweise der Stahlindustrie, als auch als Sekundärenergieträger, um Methan, Benzin, Diesel oder Kerosin herzustellen“, schreibt das Umweltbundesamt.

Welche Arten von Wasserstoff gibt es noch?

Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Dafür wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet. Grüner Wasserstoff ist deshalb CO2-frei.

Grauer Wasserstoff wird mittels Dampfreformierung meist aus fossilem Erdgas hergestellt. Dabei entstehen rund 10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff. Das CO2 wird in die Atmosphäre abgegeben.

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, bei dessen Entstehung das CO2 jedoch teilweise abgeschieden und im Erdboden gespeichert wird (CCS, Carbon Capture and Storage). Maximal 90 Prozent des CO2 sind speicherbar.

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wird. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff. Das Verfahren der Methanpyrolyse befindet sich derzeit noch in der Entwicklung.

Quelle: Bundesregierung

Und wo soll er herkommen, der Grüne Wasserstoff?

Um den Wasserstoff wirklich CO2-neutral herzustellen, muss der in der Elektrolyse verwendete Strom grün sein.

„Grüner Wasserstoff lässt sich dort am sinnvollsten produzieren, wo genügend erneuerbare Energie zur Verfügung steht, um die Wasser-Elektrolyse zu betreiben“, schreibt das Bundesforschungsministerium. Daher hat die Regierung Partnerschaften mit Süd- und Westafrika sowie mit Australien geschlossen: „Dort herrschen hervorragende Bedingungen, um Strom aus Wind und Sonne auf ungenutzten Flächen zu produzieren.“

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Fazit: Grüner Wasserstoff ist eine riskante Wette

10.10.2022, Brandenburg, Klettwitz: Ein Lkw mit Brennstoffzelle
Ein Lkw mit Brennstoffzellen-Antrieb auf dem Lausitzring. Mit grünem Wasserstoff kann der Verkehr klimaneutral werden. Aber der Weg dahin ist weit.

Es wird also keine einfache Aufgabe mit dem Grünen Wasserstoff. Das PIK schreibt, dass die Geschichte schon häufiger gezeigt habe, dass notfallähnliche politische Maßnahmen zu wesentlich höheren Wachstumsraten führen könnten, was den Durchbruch beschleunigen und die Wahrscheinlichkeit der künftigen Verfügbarkeit von Wasserstoff erhöhen würde.

Aber: "Selbst bei einer günstigen Entwicklung in absehbarer Zukunft wird das Wasserstoffangebot viel zu knapp sein, um die Nutzung fossiler Brennstoffe in wirklich großem Umfang zu ersetzen“, sagte Gunnar Luderer vom PIK. Die weltweite Kapazität bei der Herstellung muss bis 2050 um das 6-000 bis 8.000-fache wachsen, um zu Klimaneutralitätsszenarien beizutragen, die mit dem Pariser Abkommen vereinbar sind.

„Der breite Erfolg von grünem Wasserstoff ist keineswegs selbstverständlich. Selbst wenn die Elektrolysekapazitäten in Zukunft so schnell wachsen würden wie in der Vergangenheit Wind- und Solarenergie, gibt es deutliche Hinweise auf kurzfristige Knappheiten und eine langfristige Unsicherheit bei der Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff", sagte PIK-Mitautor Falko Ueckerdt.

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(osc)