Die Besonderheiten von Wasserstoff für die Energiewende

Das kürzlich geschlossene Abkommen zwischen Deutschland und Kanada zur Lieferung von Wasserstoff ab 2025 markiert einen Meilenstein. Doch was ist Wasserstoff überhaupt und warum spielt er eine so wichtige Rolle für die Energiewende? In diesem Artikel werden einige Fragen rund um Wasserstoff beantwortet.

Wasserstoff – Verwendung und Herstellung

Wasserstoff ist ein chemisches Element, das zugleich das häufigste Element im Universum ist. Auf der Erde kommt er jedoch nicht in Reinform vor, sondern in Verbindung mit anderen Elementen, vor allem mit Sauerstoff, als Wasser (H2O). Wasserstoff wird bereits als Grundstoff in der chemischen Industrie verwendet und findet auch als Energieträger in Autos mit Brennstoffzellen Anwendung. Laut der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) Deutschlands werden jährlich etwa 1,65 Millionen Tonnen Wasserstoff mit einem Energiegehalt von rund 55 Terawattstunden verbraucht.

Arten von Wasserstoff und grüner Wasserstoff

Die Herstellung von Wasserstoff erfolgt durch die Spaltung von Verbindungsstoffen wie Wasser, Erdgas oder Erdöl mithilfe von Energie. Bisher wird Wasserstoff größtenteils aus Methan gewonnen, dem Hauptbestandteil von fossilem Erdgas. Diese Form des Wasserstoffs, auch bekannt als „grauer“ Wasserstoff, ist jedoch klimaschädlich aufgrund der damit verbundenen Kohlendioxidemissionen. Wenn das Kohlendioxid abgeschieden wird, wird der Wasserstoff als „blau“ bezeichnet. Ein weiterer Ansatz ist die Gewinnung von „türkisem“ Wasserstoff, bei dem fester Kohlenstoff als Nebenprodukt entsteht. Die klimafreundlichste Variante ist „grüner“ Wasserstoff, der mithilfe von Ökostrom aus erneuerbaren Quellen wie Wind oder Sonne produziert wird. Diese Produktion erfolgt durch Elektrolyse, bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Obwohl „grüner“ Wasserstoff in Deutschland noch begrenzt verfügbar ist, steigt die Nachfrage kontinuierlich.

Wasserstoff als Hoffnungsträger

Wasserstoff wird als wesentlicher Baustein im künftigen klimaneutralen Energiemix betrachtet. Er kann Lücken schließen und dort eingesetzt werden, wo eine direkte Nutzung elektrischer Energie nicht möglich ist. Wasserstoff ist speicherbar, transportierbar und kann zur Energieumwandlung genutzt werden. Besonders in der Industrie spielt er eine bedeutende Rolle. Giles Dickson, der Chef des europäischen Windkraftverbandes Windeurope, betont, dass zwar viele Energiesysteme und -prozesse direkt elektrifiziert werden können, es jedoch Bereiche gibt, in denen Wasserstoff benötigt wird, um die Dekarbonisierung von Teilen der Schwerindustrie und des Schwerlastverkehrs zu ermöglichen. Ein Beispiel ist die Verwendung von Wasserstoff anstelle von Kohlenstoff bei der Stahlproduktion, um den Ausstoß von CO2 zu reduzieren. Die Stahlindustrie ist für rund 30 Prozent des industriellen CO2-Ausstoßes in Deutschland verantwortlich.

Wasserstoffbedarf und Importe

Die Deutsche Wasserstoffstrategie geht für das Jahr 2030 von einem Bedarf von etwa 90 bis 110 Terawattstunden Wasserstoff in Deutschland aus. Die Strategie sieht vor, dass bis zu 14 Terawattstunden durch neue Elektrolyseanlagen im Inland produziert werden sollen. Ein Großteil des Wasserstoffbedarfs wird jedoch voraussichtlich importiert werden müssen. Die Bundesregierung setzt dabei auf internationale Kooperationen, insbesondere mit sonnenreichen Regionen wie Australien und Afrika. Deutsche Unternehmen arbeiten ebenfalls an der Entwicklung von Versorgungsnetzen, um in einigen Jahren klimaneutral produzierten Wasserstoff und Wasserstoffverbindungen wie Ammoniak nach Deutschland zu transportieren.

Transport und Infrastruktur

Der Transport von Wasserstoff zu den Verbrauchern erfolgt entweder direkt neben einer Elektrolyseanlage in einem Chemiewerk oder über Pipelines. Die Betreiber der Gasfernleitungsnetze haben bereits mit entsprechenden Planungen begonnen. In Deutschland soll das sogenannte H2-Netz bis zum Jahr 2030 eine Länge von rund 5100 Kilometern erreichen, wobei etwa 3700 Kilometer auf bereits bestehenden Erdgasleitungen basieren. Die Schaffung dieser Infrastruktur erfordert erhebliche Investitionen in Höhe von geschätzten sechs Milliarden Euro.

Herausforderungen und Förderung

Die Umsetzung der Wasserstoffstrategie stellt eine große Aufgabe für Wirtschaft und Politik dar. Es müssen Lösungen entwickelt werden, die in großem Maßstab umsetzbar sind, und „grüner“ Wasserstoff muss in ausreichenden Mengen zu wettbewerbsfähigen Preisen verfügbar sein. Zudem müssen die erforderlichen Verteilnetze aufgebaut werden, um die großen Mengen Wasserstoff dorthin zu transportieren, wo sie benötigt werden. Um diese Herausforderungen anzugehen, hat die Bundesregierung ein milliardenschweres Förderpaket im Rahmen des Programms „Important Projects of Common European Interest“ auf den Weg gebracht. Es umfasst 62 Großprojekte entlang der gesamten Wertschöpfungskette von „grünem“ Wasserstoff.

Fazit

Wasserstoff ist ein vielseitiger Energieträger mit großem Potenzial für eine klimaneutrale Zukunft. Er kann als Ersatz für fossile Brennstoffe in verschiedenen Branchen wie der Stahlindustrie oder im Verkehrssektor dienen. Die Herstellung von „grünem“ Wasserstoff durch die Elektrolyse mit erneuerbarem Strom spielt eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung von CO2-Emissionen. Deutschland setzt auf internationale Kooperationen und den Ausbau von Transportinfrastrukturen, um den steigenden Bedarf an Wasserstoff zu decken. Die Umsetzung der Wasserstoffstrategie erfordert jedoch noch weitere Forschung und Investitionen, um eine nachhaltige und wettbewerbsfähige Wasserstoffwirtschaft zu ermöglichen.