Grüner Wasserstoff: Wie kommt der Hoffnungsträger nach Europa?

Grüner Wasserstoff wird nach dem Kanada-Besuch des Kanzlers als Energieträger der Zukunft gehandelt. Zu Recht?

Es ist die Erfolgsmeldung der Woche: Bundeskanzler Olaf Scholz (SPD) sichert Deutschland bei seiner Reise nach Kanada Zugang zu grünem Wasserstoff ab 2025. In Wasserstoff stecken Politik und Industrie viele Hoffnungen. Er soll das Öl der Zukunft sein – und fossile Brennstoffe, von der Fabrik bis zum Nahverkehr, ablösen.

Doch was ist grüner Wasserstoff überhaupt, warum ist die Erwartungshaltung gegenüber dem Rohstoff so hoch – und kann er den Erwartungen überhaupt gerecht werden?

Was ist Wasserstoff, und wo wird er verwendet?

Auf der Erde kommt Wasserstoff nicht in Reinform vor, sondern nur in Verbindung mit anderen Elementen, vor allem mit Sauerstoff, nämlich als Wasser (H2O). Als Grundstoff für die chemische Industrie wird Wasserstoff schon lange verwendet, etwa zur Herstellung von Ammoniak, einer Ausgangsbasis für Düngemittel. Als Energieträger zur Stromerzeugung kommt Wasserstoff etwa in Autos mit Brennstoffzellen zum Einsatz.

Die Hoffnung: Wasserstoff soll wichtige Lücken im Energiemix schließen und auch fossile Brennstoffe wie Erdgas ersetzen. "Es gibt so viele Dinge in unserem Energiesystem, im Verkehr, beim Heizen und in industriellen Prozessen, die wir direkt elektrifizieren können. Und wo immer wir etwas direkt elektrifizieren können, müssen wir das tun", sagt etwa der Chef des europäischen Windkraftverbandes Windeurope, Giles Dickson. "Aber wir können nicht alles direkt elektrifizieren." Dort komme Wasserstoff ins Spiel, "für Teile der Schwerindustrie, für Teile des Schwerlastverkehrs, die wir durch Wasserstoff dekarbonisieren müssen".

In der Stahlindustrie etwa soll der Stoff eine zentrale Funktion übernehmen: Wo bei der Herstellung von Roheisen bislang Kohlenstoff dem Eisenerz den Sauerstoff entzieht, soll künftig Wasserstoff ran. Abfallprodukt ist dann nicht mehr klimaschädliches CO2, sondern Wasser. Die Umstellung der Verfahren ist sehr teuer, kann aber eine große Wirkung entfalten: Die Stahlindustrie in Deutschland ist nach eigenen Angaben für rund 30 Prozent des industriellen CO2-Ausstoßes verantwortlich.

Zudem soll Wasserstoff auch Erdgas ersetzen, etwa in der Stromerzeugung. Hier wird noch immer besonders häufig auf Erdgas gesetzt, um schnell Strom zu erzeugen und so plötzliche Nachfragespitzen aufzufangen. Diese Brückenfunktion könnte auch Wasserstoff übernehmen, wenn Gaskraftwerke "H2 ready" wären – also auch für die Nutzung mit Wasserstoff umgebaut wären. Auch beim Privatverbraucher könnte Wasserstoff Erdgas ersetzen. Die entsprechenden Pläne gibt es zwar, setzen aber milliardenschwere Investitionen voraus.

Wie entsteht grüner Wasserstoff?

Grüner Wasserstoff wird aus Wasser und Ökostrom gewonnen. Bei der sogenannten Elektrolyse wird unter Einsatz von grünem Strom das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

Es gibt allerdings auch andere Prozesse, um Wasserstoff herzustellen. So spricht man von "grauem" Wasserstoff, wenn bei der Herstellung anstelle von Ökostrom Erdgas zum Einsatz kommt. Bei diesem Verfahren entweicht CO2 in die Atmosphäre. Speichert man dieses unterirdisch ein, spricht man vom "blauen" Wasserstoff.

Zudem kann Wasserstoff auch über eine Elektrolyse entstehen, bei der Strom aus anderen Quellen stammt. Im Falle von Atomstrom spricht man in Fachkreisen von "gelbem" oder auch "pinkem" Wasserstoff. Die Hoffnung setzen Politik und Industrie allerdings vor allem in den grünen Wasserstoff – doch für diesen braucht es große Mengen an grünem Strom.

Welche Länder produzieren viel grünen Wasserstoff?

Prinzipiell haben alle Länder, die gute Bedingungen für eine großflächige und nachhaltige Stromerzeugung haben, gute Möglichkeiten, grünen Wasserstoff zu produzieren. Das ist etwa der Fall, wenn ein Land über eine hohe Sonneneinstrahlung verfügt, über die es Solarstrom erzeugen kann. Alternativ sind auch große Flächen für Windkraftanlagen oder die Möglichkeit, über Wasserenergie grünen Strom zu erzeugen, gute Voraussetzungen.

Kanada ist ein Land, das gute Voraussetzungen für die Produktion von grünem Wasserstoff bietet – daher hat Deutschland nun auch eine Partnerschaft mit dem nordamerikanischen Land geschlossen. Aber auch Australien sowie einige Länder im Nahen Osten oder auch in Afrika bieten aufgrund ihrer geografischen Gegebenheiten gute Möglichkeiten.

Im Süden von Europa, etwa in Spanien, gibt es ebenfalls gute Bedingungen, genügend grünen Strom zu erzeugen, um in großen Mengen Wasserstoff nachhaltig zu produzieren. Doch den gesamten Bedarf, den Europa bis 2030 haben dürfte, können die Länder nicht selbst stemmen. Die EU und besonders Deutschland werden daher auf Importe angewiesen sein.

Sind die Importe nachhaltig?

Das kommt darauf an, auf welchem Weg der grüne Wasserstoff nach Europa transportiert wird. Wasserstoff können Exporteure über Pipelines und als Zwischenprodukt auf dem Schiffsweg transportieren.

Im Fall von Kanada sind Pipelines aufgrund der geografischen Distanz allerdings keine Option. Das bedeutet: Der Wasserstoff muss auf dem Schiffsweg nach Europa kommen. Theoretisch gibt es zwar auch wasserstoffbasierte Antriebe, der Großteil der Tanker ist aktuell aber noch auf Diesel ausgelegt.

Hier bräuchte es also weitere Investitionen in neue Tankschiffe, die ihrerseits klimaneutral fahren, um den grünen Wasserstoff auch grün zu transportieren. Doch damit hören die Kosten noch nicht auf.

Bisher verfügt Deutschland noch gar nicht über die Infrastruktur, um Wasserstoff auf dem Schiffsweg zu empfangen. Ähnlich wie beim Flüssiggas braucht es hier spezielle Terminals.

Die Exportländer würden den grünen Wasserstoff für den Transport in grünen Ammoniak umwandeln, indem sie den Wasserstoff mit Stickstoff anreichern. Denn Ammoniak ist leichter im Transport und muss nicht so stark wie Wasserstoff auf der Reise gekühlt werden.

Der Nachteil bei dieser Art des Transports: Im Empfängerland muss das Ammoniak wieder in Wasserstoff umgewandelt werden. Dafür braucht es spezielle Anlagen im Empfängerland – und natürlich weitere Energie.

Wie weit sind wir beim grünen Wasserstoff?

Noch ganz am Anfang. Um grünen Wasserstoff auf dem Schiffsweg zu empfangen, braucht es zuerst die Infrastruktur. Bei manchen LNG-Terminals, die nun in der Planung sind, wird auch die Umwandlung von Wasserstoff berücksichtigt, aber eine Anlage wird wohl kaum für beide Anwendungszwecke eingesetzt werden können.

Denn fest steht: Für die Verarbeitung des Wasserstoffes braucht es andere Bedingungen und damit eine eigene Infrastruktur. Und auch wenn der Vertrag mit Kanada steht, noch sind sich viele Experten nicht einmal sicher, ob sich der Transport über den Schiffsweg für Wasserstoff überhaupt lohnt.

Zu diesem Schluss kommt eine Analyse einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten gemeinsamen Initiative von Acatech, Leopoldina und Akademienunion. Laut der Arbeitsgruppe "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) sollten Syntheseprodukte wie Ammoniak oder Methanol nach dem Schiffstransport nicht wieder in Wasserstoff umgewandelt werden, weil das energetisch ineffizienter und teuer wäre.

Der Hoffnungsträger für die Zukunft ist – laut Politik und Industrie – also womöglich gefunden. Die passenden Partner stehen zum Teil ebenfalls zur Seite. Doch offen bleibt, wie der Rohstoff der Zukunft im ausreichenden Maße auch die heimische Industrie erreicht.