23.04.20 Der Wasserstoff, aus dem die Klimawende ist Hans-Joachim Ziegler • 7 min.

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Zusammenfassung

Grau, blau, grün oder doch türkis: Wasserstoff kommt in vielen Farben. Was aber steckt hinter den plakativen Begriffen? Und wofür brauchen wir Wasserstoff heute überhaupt? Eine Übersicht.

Wenn über grüne Technologien diskutiert wird, kommt das Gespräch früher oder später immer auf Wasserstoff. Und das verwundert auch nicht: Allein der Name hat etwas Mythisches, klingt nach Reinheit und Natur.  

Es dauert dann jedoch nie lange, bis das Gespräch ins Stocken gerät, weil sich doch niemand so recht mit dem Thema auszukennen scheint. Einer fragt, was eigentlich aus den einst so euphorisch angekündigten Wasserstoff-Autos geworden sei. Jemand anderes hat von Wasserstoff in verschiedenen Farben gehört, weiß aber nicht mehr genau, was diese bedeuten. Der Rest zuckt mit den Schultern. 

Dabei kann Wasserstoff tatsächlich eine wichtige Rolle in der Klimapolitik spielen. Und so lohnt es sich, ein paar grundsätzliche Dinge über das Element, seine Herstellung und Verwendung zu verinnerlichen – wenn auch nur, um bei der nächsten Diskussion mit diesem Wissen glänzen zu können.  

Wofür brauchen wir Wasserstoff? 

Laut Kraftfahrtbundesamt waren am 1. Januar 2019 gerade mal 392 Wasserstoffautos in Deutschland zugelassen. In Frankreich sind es rund 350 H2-Kraftfahrzeuge verschiedener Typen, in Norwegen und Großbritannien etwas weniger als 150. Die Zahlen in anderen EU-Ländern sind ähnlich überschaubar. Die Technologie spielt im Moment keine Rolle in Europas Klimabilanz, und es sieht auch nicht danach aus, als würde sich das in absehbarer Zukunft ändern. Nordamerika und Asien sind hier etwas weiter: zum Jahresende 2018 fuhren rund 6.000 Wasserstofffahrzeuge auf US-amerikanischen Straßen, auf denen Japans rund 3.000. In beiden Ländern machen sie jedoch immer noch nur einen Bruchteil der dort zugelassenen Fahrzeuge. 

Wasserstoffauto

Die Gründe hierfür reichen von der Beschaffenheit des Treibstoffs selbst über ein bestenfalls rudimentäres Tankstellennetz bis hin zu der Tatsache, dass die wenigen existierenden Automodelle mit Wasserstoffantrieb im Moment sehr teuer sind. Eine Zukunft in der Mobilität hat Wasserstoff vorerst eher im Flugverkehr, der Containerschifffahrt, im Schwerlastverkehr sowie für PKW auf der Langstrecke – und auch dort nur bei entsprechender Weichenstellung in der Politik. In diesen Anwendungen kann der Wasserstoff entweder direkt in Brennstoffzellen in elektrische Energie umgewandelt werden oder er wird mit sequestriertem CO2 kombiniert, um synthetische Kraftstoffe zu produzieren (siehe unten).  

Dennoch braucht Europa schon heute große Mengen des Elements – nur eben nicht als Treibstoff. Ganze 57 Terawattstunden (TWh, die doppelte Monatsleistung aller deutschen Windkraftanlagen zusammen) werden allein in Deutschland jährlich in der chemischen Industrie (insbesondere bei der Herstellung von Methanol, das ein Hauptbestandteil von Kunststoffen ist) sowie in Raffinerien und der Düngemittelproduktion benötigt. Bis 2030 könnte dieser Wert durch neue Anwendungen auf 334 TWh ansteigen. Um diese Gebiete geht es in erster Linie, wenn von der Klimarelevanz des Wasserstoffs die Rede ist.

Wie wird Wasserstoff hergestellt? 

Wasserstoffantriebe und elektrische Antriebe haben eins gemein: wie die Klimabilanz eines E-Autos davon abhängt, wie der Strom dafür erzeugt wird, ist auch der Wasserstoff nur sauber, wenn er sauber produziert wurde. Und wie beim Strom gibt es auch hier bedeutende Unterschiede.  

Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas hergestellt, wobei große Mengen klimaschädlichen CO2 entstehen,. Gleichzeitig ist diese Methode die bei Weitem günstigste. Dies ist dann auch der Hauptgrund, warum heute fast der gesamte verwendete Wasserstoff grau ist. Solange das jedoch so bleibt, wird Wasserstoff seinem Ruf als Klimafreund nicht gerecht werden. 

Darum setzen heute viele ihre Hoffnungen in blauen Wasserstoff. Dieser wird auf dieselbe Weise hergestellt wie sein grauer Verwandter, nur dass das CO2 aus der Produktion eingefangen, komprimiert und eingelagert wird. Dieses als CCS (Carbon Capture und Storage) bekannte Verfahren sorgt dafür, dass der CO2-Fußabdruck von blauem Wasserstoff ca. 80 Prozent kleiner ist als der von Erdgas.  

CCS ist jedoch umstritten. Schon vor Jahren überlegte man, auf diese Weise die Klimabilanz von Kohlekraftwerken aufzubessern. Geeignete Lagerkapazitäten sind jedoch rar, und das Risiko, dass das CO2 irgendwann doch wieder in die Atmosphäre entweicht, ist vielen Menschen zu groß.

Aus diesem Grund ist grüner Wasserstoff langfristig die eindeutig bessere Option. Grüner Wasserstoff wird aus Wasser gewonnen und kann damit komplett CO2-neutral hergestellt werden – solange der für die Elektrolyse verwendete Strom ebenfalls aus erneuerbaren Energien kommt. Gleichzeit ist das Verfahren im Moment mit höheren Kosten verbunden, die zudem eng an den Strompreis gekoppelt sind. Aus diesem Grund werden heute beispielsweise ganze null Prozent des jährlichen deutschen Wasserstoffbedarfs mit grünem Wasserstoff gedeckt. In anderen EU-Ländern ist der Anteil ähnlich mikroskopisch. 

Wie sieht die Zukunft der Wasserstoffproduktion aus? 

In den kommenden Jahrzehnten muss Europas Wasserstoff hundert Prozent grün werden. Die Frage ist, wie man dahin kommt, ohne die Wirtschaft dabei unnötig zu belasten. Unbedingt notwendig ist in diesem Zusammenhang eine veränderte Weichenstellung in der Politik. Im Moment gibt es für Unternehmen keine echten Anreize, auf grünen Wasserstoff zu setzen. Dabei wäre es ein Leichtes, die Kosten auf Produktionsseite durch entsprechende Umlagen zu reduzieren und auf Seiten der Bezieher wirtschaftliche Inzentives für eine Umstellung zu schaffen.  

Parallel dazu kann es sinnvoll sein, die Verwendung des extrem klimaschädlichen grauen Wasserstoffs durch eine Umstellung auf umweltfreundlichere Übergangsverfahren zu drosseln. Dabei birgt vor allem eine Methode großes Potenzial, für welche die bestehende Farbskala erweitert werden muss: türkiser Wasserstoff.  

Dieser wird durch ein neuartiges Verfahren gewonnen, bei dem Erdgas so lange erhitzt wird, bis es in Wasserstoff und Kohlenstoff zerfällt. Das Abfallprodukt ist eng mit der Steinkohle verwandt und wird zum Beispiel in der Herstellung von Reifen und Batterien gebraucht. Mit anderen Worten: Er generiert Erlöse, statt (Entsorgungs-)Kosten zu verursachen, und ist damit auch wirtschaftlich höchst interessant.  

Heute steckt das Verfahren noch in den Kinderschuhen. Je nachdem, wann und wie entschlossen Europa in diese neue Technologie investiert, wird es noch ein paar Jahre dauern, bis die Produktion auf ein relevantes Maß hochgefahren werden kann. Es liegt daher in der Hand der Politik, ökonomische und ökologische Belange in Einklang zu bringen, um die europäische Wasserstoffwirtschaft erfolgreich in die Zukunft zu führen. Dabei sind grüner, blauer und türkiser Wasserstoff alles je nach Region durchaus denkbare Optionen. Nur: Weiter mit den Achseln zucken dürfen wir nicht, wenn Europa dem Element Wasserstoff die saubere Klimabilanz verpassen will, die sein Name verspricht. 

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