Energiewende Ist Wasserstoff auch grüner Stoff?

Wasserstoff als Energieträger. Das hört man immer mal und immer häufiger: Als Antrieb für LKW und Privatwagen, für Züge, dort wo Strecken nicht elektrifiziert sind, für Flugzeuge. Und sogar Häuser, die komplett auf Wasserstoff als Energielieferant setzen, gibt es. Die Entwicklung soll CO2-Emissionen reduzieren, unseren Energieverbrauch klimafreundlicher machen. Aber ist das wirklich so?

Also um ehrlich zu sein: Strom aus der Brennstoffzelle, das klingt einfach schon immer nach Zukunft. Nach einer verheißungsvollen! Und vor allem: Nach einer ziemlich sauberen. Statt CO2 und Feinstaub kommt hinten einfach Wasser raus. (Trocknet ja wieder. Oder lässt sich im Bedarfsfall sogar trinken.) Mobilität, Heizung und eben alles, was Energie verbraucht, werden so ganz einfach vom schlechten Gewissen befreit. Ganz einfach? Na ja, sagen wir mal: Das Potenzial ist da. Aber der Wasserstoff nicht – zumindest nicht der grüne.

Grün raus? Dann auch grün rein.

Denn auch die Produktion des Elements verschlingt Energie. Und da ist es wie beim Elektroauto: Erst wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen kommt, wird ein klimaneutraler Schuh draus. Gerade mal ein Prozent des deutschen Wasserstoffs ist grün. Warum eigentlich? "Weil CO2-Emissionen viel zu billig sind. Dazu bräuchten wir höhere CO2- Preise, damit eben diese klimafreundlichen Technologien attraktiver sind im Vergleich zu ihren fossilen Alternativen."

MDR WISSEN: Ist Wasserstoff die Kohle der Zukunft?
Prof. Dr. Veronika Grimm (li.) im Gespräch mit MDR WISSEN Moderatorin Daniela Schmidt. Bildrechte: © MDR/Tellux Dresden/Ralf Gemmecke

Das sagt Veronika Grimm. Sie ist Wirtschaftswissenschaftlerin, Mitglied im Nationalen Wasserstoffrat der Bundesregierung und eine von fünf Wirtschaftsweisen in Deutschland. "Auf der anderen Seite haben wir sehr hohe Abgaben und Umlagen auf den Strompreis. Und das ist – wenn man grünen Wasserstoff betrachtet – natürlich sehr ungünstig. Da nutze ich Strom, um Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Und umso teurer der Strom ist, desto teurer wird die Elektrolyse."

Erstmal pragmatisch sein

Elektrolyse, so heißt das, wenn mit elektrischem Strom gewöhnliches Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird. "Aber das ist auch durchaus denkbar, dass wir im Übergang Wasserstoff aus Gas benutzen", erklärt Veronika Grimm. Zum Beispiel aus Erdgas oder Biogas. Das dabei entstehende CO2 kann aufgefangen und eingelagert werden. Zugegeben: Nur eine Übergangstechnologie. Wenn es nach Veronika Grimm geht, sei es aber schon sinnvoll, jetzt, am Anfang der Technologie, etwas pragmatisch zu sein und viel Wasserstoff verfügbar zu machen.

Industriebauten: Hohe, schlanke, röhrenartige Türme mit Leitungen und Gerüst
Zukunft sieht halt auch manchmal bisschen oll aus: Hier eine 2021 von Shell in Betrieb genommene Elektrolyse-Anlage für Wasserstoffproduktion. Bildrechte: imago images/Klaus W. Schmidt

Dass Wasserstoff und grüne Energie aber unmittelbar zusammenhängen, zeigt ein anderes Problem: Strom aus Wind- und Sonnenkraft ist, zumindest in unseren Breiten, nicht ganz so verlässlich verfügbar, wie es unser Zeitgeist erwartet. Kuchenbacken und Wäschewaschen nur, wenn die Sonne scheint? Utopisch, dass sich darauf jemand einlassen würde. Andererseits: Manchmal weht der Wind so doll, dass der ganze Strom gar nicht verbraucht werden kann. In dem Fall wären gigantische Akkus recht hilfreich, um die überschüssige Energie einzulagern.

Oder …

"Also grundsätzlich ist es das, was wir hier vorhaben oder was wir hier machen. Das heißt, wir speichern erneuerbare Energie in Form von Wasserstoff." Das sagt Sven Herrmann, der sich als Projektleiter bei Enertrag damit beschäftigt, wie Wasserstoff zu einer Art Batterie wird. Und löst nebenbei das Problem, das Windkraftanlagen (WKA) nicht abgeschaltet werden müssen, wenn das Lüftchen mal ein bisschen mehr als lau weht. "Wir können die WKA weiterbetreiben, wenn zu viel Wind vorhanden ist oder zu wenig Abnahme im Netz, indem wir einfach den Elektrolyseur anschalten und in der Zeit Wasserstoff produzieren."

Zwei Fliegen mit einer Klappe sozusagen. Aber eigentlich das gleiche Prinzip wie beim Brennstoffzellenauto: Mit Strom wird Wasserstoff erzeugt, als Energiespeicher. Im Fahrzeug entsteht aus dem Wasserstoff dann wieder Strom, zum Fahren. Wenn sich das Prinzip durchsetzt, sollte aus dem einen Prozent grünen Wasserstoff in Zukunft bald mehr werden. Die Technik ist zumindest schon mal vorhanden – und die verheißungsvolle Zukunft steht bereit.

Praxistaugliches Projekt in Schleswig-Holstein

Fehlen nur noch die Innovationen, die den grünen Wasserstoff wettbewerbsfähig machen sollen. Denn das ist er im Augenblick eben noch nicht. Schauen wir auf die Zahlen. Eine Megawattstunde per Elektrolyse erzeugter Wasserstoff koste aktuell rund 1.000 Euro und müsse am Ende runter auf 200 Euro, sagte Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik in Chemnitz, im Frühjahr 2021 in einer Stellungnahme der Fraunhofer-Gesellschaft.

Der Deutsche Industrie- und Handelskammertag (DIHK) hat in seinem letzten Positionspapier (hier als pdf downloadbar) diese Zahlen genannt. "Die Gestehungskosten stehen in Abhängigkeit zur Größe des Elektrolyseurs. Bei einer Nennleistung von 1 MW und einem Stromeinkaufspreis von 30 Euro/MWh lassen sich Gestehungskosten in Höhe von 6,03 Euro/kg realisieren." Bei 50 Euro pro Megawattstunde würde der Preis pro Kilogramm Wasserstoff auf 7,23 Euro steigen, so die Berechnung. Derzeit liegt der Preis an der Leipziger Strombörse aber sogar bei über 80 Euro pro MWh. Für den Verbraucher kommen dann noch die Kosten für Bereitstellung und Verteilung hinzu. All das macht grünen Wasserstoff derzeit noch teuer.

Dass er dennoch praxistauglich sein kann, zeigt ein aktuelles Projekt aus Norddeutschland. Dort wurden im August und September die nach Firmenangaben ersten beiden öffentlichen Tankstellen mit grünem Wasserstoff in Deutschland in Betrieb genommen. "Wir können mit eFarm heute schon etwa 1.200.000 Liter Diesel pro Jahr ersetzen, und dieses in den nächsten Jahren vervielfachen“, erklärte Ove Petersen, CEO der GP Joule-Gruppe, die hinter dem Projekt steht. Eine Tankfüllung für einen Brennstoffzellen-PKW kostet laut GP Joule etwa 50 Euro und reicht für bis zu 600 Kilometer. Ein kurzer Blick auf die "normalen", nichtgrünen Wasserstoff-Tankpreise z.B. in Mitteldeutschland, die aktuell bei 9.50 Euro/kg liegen, zeigt: das ist wettbewerbsfähig. Denn in einen vollen Tank passen 5 bis 6 Kilogramm und die reichen für 500 bis 600 Kilometer.

Eine Wasserstofftankstelle in Husum
Rechts tanken wie immer, links die Zukunft: grüner Wasserstoff. Seit Mitte September geht das in Husum. Bildrechte: GP Joule

10 Kommentare

MDR-Team vor 4 Wochen

Hallo Menke, es stimmt, dass Wasserstoff brennt, wenn er sich mit einem Sauerstoff-Anteil ab mindestens 18 Prozent verbindet. Es entwickelt sich ein explosives Gemisch, das wir als Knallgas kennen. Allerdings kommt das selten zustande, denn Wasserstoff ist sehr flüchtig. Er ist 14-mal leichter als Luft. Problematisch ist das eher in geschlossenen Hohlräumen. Entweicht der Wasserstoff aus einem Drucktank eines Autos, steigt er sehr schnell auf und hat kaum Chance sich mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft zu verbinden. Gerät das Fahrzeug dennoch in Flammen würde, der Wasserstoff schnell in einer Stichflamme verbrennen, die nach oben steigt und schnell wieder erlischt. Forschende der University of Miami haben das in einem Experiment eindrucksvoll nachgestellt, in dem sie einen Benziner und ein Wasserstoffauto in Brand setzten. Der Benziner brannte damals vollständig aus. Setzt man Wasserstoff in verschiedenen Bereiche richtig ein, ist er eine gute Alternative zu fossilen Brennstoffen.

menke vor 4 Wochen

Auf die Idee mit dem Wasserstoff ist Greenpeace vor 10 Jahren gekommen. Denn alle die dezentralen Energieerzeuger sind für die Versorgung überregionaler Netze unbrauchbar. Jeder Einspeiser erzeugt einen Einspeiseimpuls und jeder davon hebt die Frequenz im Wechselstromsystem an. Also werden alle diese Einspeiser rausgeregelt. Wasserstoff stellt eine Möglichkeit dar, diese Anlagen trotzdem zur Energieversorgung zu nutzen. Doch die Technologie ist extrem gefährlich. Geringste Mengen, die freigesetzt werden, führen zwangsläufig zur Detonation. Dazu kommt der geringe Brennwert. Gegenüber LNG oder Methangas verdoppelt sich der Verbrauch. Ich denke, das eine so gefährliche Technologie für die Bereiche Verkehr und normale Energieversorgung nicht eingesetzt werden darf.

530836395 vor 5 Wochen

Liebes MDR-Team, leider kann ich die von Ihnen zitierte Studie des Marktforschungsunternehmens Wood Mackenzie nicht finden. Sie geben ja selbst an, dass Quellen verifizierbar, nachprüfbar und valide zu sein haben. Bitte offenbaren Sie uns die Referenz!