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Grüner Wasserstoff: Ist er unser Klima-Retter?

Er gilt als Superwaffe im Kampf gegen den Klimawandel: grüner Wasserstoff. Aber was genau ist damit gemeint? Schaffen wir damit die Energiewende und erreichen vielleicht doch unsere Klimaziele?

Das Wichtigste zum Thema grüner Wasserstoff

  • H wie hochkomplex: Wasserstoff kommt in der Natur selten in reiner Form vor. Seine Gewinnung ist daher (noch) kompliziert und teuer.

  • H wie Herstellung: Grün ist Wasserstoff nur, wenn bei der Produktion ausschließlich erneuerbare Energien im Einsatz sind.

  • H wie hoffnungsvoll: Deutschland sieht in grünem Wasserstoff einen wichtigen Baustein zum Erreichen der Klimaziele.

Was ist grüner Wasserstoff?

Zunächst einmal ein chemisches Element mit der Abkürzung H. Es kommt in der Natur hauptsächlich in Verbindungen vor, zum Beispiel in Kombination mit Kohlenstoff (C) als Methan (CH4) in Erdgas oder mit Sauerstoff (O) als Wasser (H2O).

Wassermolekül


Diese Grafik kennst du vielleicht noch aus dem Chemie-Unterricht: Es zeigt die chemische Verbindung eines Wassermoleküls aus 2 Wasserstoff-Atomen und 1 Sauerstoff-Atom.
© picture alliance/imageBROKER

 

Wasserstoff enthält pro Kilogramm fast 3-mal so viel Energie wie Benzin oder Diesel. Das macht ihn für viele zum Wundermittel für die Energiewende.

Aber: Das flüchtige Gas ist hochexplosiv. Und um Wasserstoff als Energieträger nutzen zu können, muss er aus seinen Verbindungen herausgelöst werden. Das ist kompliziert und teuer.

 

⚡ Gewinnung durch Elektrolyse

Wasserstoff wird durch sogenannte Elektrolyse von Wasser abgespalten. Vereinfacht gesagt wird dabei Wasser unter Strom gesetzt und so in seine Einzelteile zerlegt: Wasserstoff und Sauerstoff.

"Grün" wird der Wasserstoff dann, wenn bei der Gewinnung ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien von Solaranlagen, Windparks und Co. eingesetzt wird.

Bei seiner späteren Verwendung etwa in einer Brennstoffzelle entsteht durch die Reaktion mit dem Sauerstoff aus der Luft ebenfalls nur Wasser. Heißt: Weder die Herstellung noch die Nutzung von grünem Wasserstoff produziert umweltbelastendes Kohlendioxid (CO2).

Werde zum Experten für Elektrolyse und Brennstoffzellen

Hier könnte grüner Wasserstoff zum Einsatz kommen

Grüner Wasserstoff kann um Beispiel als Antrieb in Brennstoffzellen von Autos, Zügen, Schiffen oder Flugzeugen fossile Kraftstoffe ersetzen - oder durch Verbrennung zu Wasserdampf eine  Teil der Wärmeversorgung abdecken.

Vor allem für die Industrie ist grüner Wasserstoff interessant: als klimaneutraler Ersatz von Gas und Öl. So könnte er die Brennöfen in Stahl-, Glas-, und Zement-Werken beheizen.

Salzgitter AG


Die Niedersachsener Salzgitter AG stellt die Stahlproduktion um: Statt mit Koks wird Eisenerz mithilfe von Wasserstoff zu Eisen reduziert.
© picture alliance/Julian Stratenschulte/dpa

 

📊 Da ist noch Luft nach oben

Damit die Produktion und Nutzung von grünem Wasserstoff eine kostengünstigere Alternative werden, muss noch weiter geforscht und entwickelt werden. Auch gibt es aktuell noch zu wenig Tankstellen.

Bislang gilt: Weil die Elektrolyse sehr viel Energie benötigt, lohnt sich die Produktion von grünem Wasserstoff nur dort, wo genügend erneuerbare Energie bereitsteht. Hier bieten sich etwa Windparks an: Anstatt die überschüssige Energie bei erreichten Speicherkapazitäten durch Abschalten zu verlieren, kann sie zur Produktion von grünem Wasserstoff verwendet werden.

Die Nutzung von grünem Wasserstoff ist nur dort sinnvoll, wo es weder klassische Stromanschlüsse noch Strom aus Akkus gibt. Wasserstoff kann nur flüssig transportiert werden - ein teures, umständliches Verfahren.

Blau, türkis, grau: Diese Arten gibt es auch

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    Neben grünem Wasserstoff gibt es noch andere Varianten des farblosen Gases.

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    Durch die Spaltung von Erdgas in Wasserstoff und Kohlendioxid entsteht grauer Wasserstoff. Problem: Das Kohlendioxid landet ungenutzt in der Atmosphäre. Das schadet der Umwelt. Trotzdem wird mit diesem Verfahren seit Jahrzehnten der Großteil an Wasserstoff gewonnen.

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    Blauer Wasserstoff ist eigentlich grau - mit dem Unterschied, dass das abgeschiedene Kohlendioxid gespeichert wird. Dadurch belastet es (zunächst) nicht die Umwelt.

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    Türkiser Wasserstoff entsteht ebenfalls bei der Spaltung von Erdgas. Bei der sogenannten Hochtemperatur-Methanpyrolyse bildet sich neben Wasserstoff fester Kohlenstoff heraus. Die Ökobilanz hängt von der benötigten Wärme-Erzeugung ab.

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    Daneben gibt es weitere Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, die bislang jedoch noch wenig tauglich sind. Deshalb fallen sie noch unter den Sammelbegriff bunter Wasserstoff.

Deutschlands Wasserstoff-Strategie

Die Bundesregierung sieht eine große Chance in grünem Wasserstoff: Erstens soll er zum Erreichen der international vereinbarten Klimaschutz-Ziele beitragen. Zweitens soll er Deutschland als Technologie-Standort stärken und Arbeitsplätze schaffen.

Deshalb investiert die deutsche Regierung auch in der Corona-Krise viel Geld: Rund 9 Milliarden Euro des Corona-Konjunkturpakets fließen in Wasserstofftechnologien und internationale Partnerschaften etwa in Afrika und Australien.

Auf diese Weise will man die Kosten zur Produktion und Nutzung von grünem Wasserstoff langfristig senken und Wasserstoff-Weltmeister werden.

Anja Karliczek


Wasserstoff-Weltmeister: Dieses Ziel gibt Anja Karliczek (Bundesministerin für Bildung und Forschung) vor.
© picture alliance/John Macdougall/AFP-Pool/dpa

Veröffentlicht: 23.07.2020 / Autor: Alexander Duebbert

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