Wege zum Wasserstoff

Deutschland will seine Klimaziele erreichen – mit­hilfe von Wasserstoff. Noch aber ist das flüchtige Gas rar. Wo soll der viele Wasserstoff herkommen? Ein Überblick über die verschiedenen Herstellungsoptionen.

Wasserstoff ist vielseitig. Mit dem leichten Gas kann man Strom erzeugen, Heizungen erwärmen, Motoren antreiben oder Beton herstellen. Wasserstoff gilt als umweltfreundlicher Energieträger, der in Zukunft fossile Brennstoffe ersetzen könnte. Allerdings ist er nur CO2-frei, wenn er klimaneutral erzeugt wird – mit Strom aus erneuerbaren Energien. Die derzeit gebräuchlichste Methode, um Wasserstoff herzustellen, ist die Dampfreformierung. Dabei wird Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, wobei CO2 in die Atmosphäre entweicht. Vermeiden lässt sich das nur, wenn das CO2 aufgefangen und sicher gelagert wird. Das sogenannte Carbon Capture and Storage (CCS) Verfahren verbraucht allerdings viel Energie und ist noch nicht im industriellen Maßstab erprobt. 

Grüner Wasserstoff als Hoffnungsträger
Eine andere Möglichkeit ist die Elektrolyse, bei der Strom durch Wasser geleitet und so Wasserstoff freigesetzt wird. Stammt der Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind- oder Solarenergie, entsteht in der Produktion kein Klimagas. Die Bundesregierung setzt vor allem auf grünen, CO2-freien Wasserstoff, um Deutschland bis 2045 klimaneutral zu machen. Bis Ende des Jahrzehnts sollen die Elektrolyse-Kapazitäten für grünen Wasserstoff auf rund zehn Gigawatt steigen – ein Vielfaches im Vergleich zu heute. Allerdings ist grüner Strom auch für andere Anwendungen begehrt – zum Beispiel, um Wärmepumpen oder Elektroautos anzutreiben. 

Wasserstoff aus Erdgas gewinnen
Ein relativ neues und energieeffizientes Verfahren ist die Pyrolyse. Dabei wird Erdgas emissionsfrei in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zerlegt – mit rund einem Viertel der für die Elektrolyse benötigten Energie und ohne CO2 in die Atmosphäre freizusetzen. Bisher gibt es jedoch noch keine großtechnischen Pyrolyseanlagen. Auch die Erdgasindustrie möchte die Gasversorgung mittel- bis längerfristig auf Wasserstoff und klimaneutrale Gase umstellen. Das fossile Erdgas soll nur noch eine Übergangstechnologie auf diesem Weg darstellen. Als ersten Schritt will die Branche Erdgas mit umweltfreundlichem Wasserstoff mischen. Schon heute können bis zu 20 Prozent Wasserstoff in bestehenden Erdgaspipelines oder modernen Gasheizungen verwendet werden.

Wo soll der grüne Wasserstoff herkommen?
Eine Möglichkeit, Wasserstoff per Elektrolyse im großen Maßstab zu erzeugen, ist die Produktion von klimaneutralem Solarstrom im sonnenreichen Mittelmeerraum, zum Beispiel in Marokko. Trotz des langen Transportweges könnten Unternehmen so grünen Wasserstoff vergleichsweise günstig für Europa produzieren. Bis zum Aufbau der nötigen Infrastruktur für eine funktionierende Wasserstoffwirtschaft ist es noch ein weiter Weg. Doch die Anstrengungen könnten sich lohnen und einen erheblichen Teil zum Gelingen der Energiewende beitragen.

130 Terawattstunden Strom pro Jahr braucht die deutsche Stahlindustrie bis 2050 für Wasserstoff, um damit Stahl CO2-arm herzustellen. So viel, wie 2020 alle Windkraftanlagen in Deutschland zusammen erzeugt haben.