Die Wasserstoff-Kontroverse

Wasserstoff wird immer wieder als der Energieträger der Zukunft bezeichnet. Doch es gibt große Hürden bei der Herstellung und das Element kann nicht alle Probleme lösen.

Wasserstoff-Kontroverse © Gina Sanders / stock.adobe.com

Wasserstoff ist das häufigste chemische Element, es stellt 75 Prozent der Masse und 93 Prozent aller Atome des Sonnensystems dar. Auf der Erde ist es zwar weitaus seltener, aber immer noch in unbeschreiblichen Mengen vorhanden. Allerdings liegt Wasserstoff aufgrund seiner hohen Reaktivität fast ausschließlich gebunden vor. Viele Menschen denken in Verbindung mit Wasserstoff an den Zeppelin “Hindenburg”, der 1937 beim Landeanflug in Flammen aufging. 36 Menschen kamen dabei um. Das zeigt, welche Kraft von der Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser ausgeht, welche Gefahren diese birgt, aber auch welches Potential. Wasserstoff gilt als Champagner der Energiewende. Die Bundesregierung und Automobilhersteller sehen in Wasserstoff eine Zukunftstechnologie und auch die Heizungsindustrie träumt davon, ihre Gaskessel künftig mit Wasserstoff zu befeuern, denn die Energiegewinnung mit Wasserstoff ist CO2-neutral, das einzige Produkt bei der Verbrennung ist Wasser und Wasserstoff verhält sich ähnlich wie Erdgas. Doch bevor man Wasserstoff verbrennen kann, muss man ihn erst einmal herstellen, und schon da gibt es riesige Unterschiede:

Grüner Wasserstoff

Bei der Elektrolyse von Wasser durch Strom wird es in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Kommt der dafür genutzte Strom ausschließlich aus regenerativen Quellen, spricht man von grünem Wasserstoff, da dieser allgemein als CO2-neutral gilt.

Grauer Wasserstoff

Wasserstoff kann auch aus Erdgas hergestellt werden. Dabei entstehen pro Tonne Wasserstoff ungefähr zehn Tonnen CO2, die ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben werden. In diesem Fall spricht man von grauem Wasserstoff.

Blauer Wasserstoff

Hierbei handelt es sich um grauen Wasserstoff, bei dem das entstandene CO2 abgeschieden und gespeichert wird. Statt in die Atmosphäre zu gelangen wird das Treibhausgas in den Bode gepresst. Die Bundesregierung bezeichnet dieses Verfahren als CO2-neutral. Umweltschützer bezweifeln, ob die unterirdische Lagerung über Jahrhunderte hinweg dicht bleibt. Auch bleiben in der Betitelung der Bundesregierung die Emissionen durch Förderung und Transport von Erdgas unberücksichtigt. Greenpeace nennt einen CO2-Ausstoß von 220 g pro Kilowattstunde Wasserstoff.

Türkiser Wasserstoff

Türkiser Wasserstoff wird durch die thermische Spaltung von Methan hergestellt. Dabei entsteht statt CO2 fester Kohlenstoff. Die Spaltung findet in Hochtemperaturreaktoren statt. Werden diese mit erneuerbaren Energien befeuert und wird der entstandene Kohlenstoff dauerhaft gebunden, kann auch diese Herstellung als CO2-neutral bezeichnet werden.

Die Forschung mit Wasserstoff läuft auf Hochtouren

Die unterschiedlichen Bezeichnungen von Wasserstoff zeigt, dass man auch beim Einsatz des Elementes differenzieren muss. Wasserstoff ist nicht immer eine bessere Lösung als Erdgas. Doch auf grünem Wasserstoff können Heizungsbauer guten Gewissens ihre Hoffnung setzen. Verschiedene Hersteller sind aktiv an der Forschung beteiligt. Viessmann beispielsweise überarbeitet die Gas-Brennwert-Heizung seiner Vitodens-Baureihe, um sie an Verbrennungseigenschaften von Wasserstoff anzupassen. Bis 2023 sollen die Geräte in Kaisersesch, einer rheinland-pfälzischen Gemeinde am Rande der Eifel, in den Praxistest gehen. Auch Bosch Thermotechnik betreibt im englischen Worcester seit 2017 Prototypen eines sogenannten H2-Ready-Heizkessels mit Wasserstoff. Remeha hat Anfang 2021 für zwei Gas-Brennwert-Wandheizkessel die erste Wasserstoffzertifizierung in den Niederlanden erhalten. Die Geräte Calenta Ace und Tzerra Ace sind für die Verwendung von bis zu 20 Prozent Wasserstoff zugelassen, wodurch die Emissionen laut Herstellerangaben um rund acht Prozent gesenkt werden. Im niederländischen Rozenburg verteilt die BDR Thermea Group grünen Wasserstoff über ein eigenes Gasnetz. In dem Pilotprojekt versorgen reine Wasserstoffkessel ein Dutzend Haushalte CO2-neutral mit Wärme und Warmwasser. So weit sind wir in Deutschland noch nicht, hier produziert noch niemand grünen Wasserstoff im kommerziellen Stil. Doch der Energieversorger Uniper realisiert eine andere Innovation. Im brandenburgischen Kalkenhagen betreibt er seit 2018 eine Pilotanlage, in der aus Windstrom grüner Wasserstoff entsteht, der wiederum mit CO2 zu Methan umgewandelt wird. Dieses synthetische Erdgas kann einfacher in konventionellen Anlagen verwendet werden.

Die Umstellung auf Wasserstoff bedarf keiner weiteren Modernisierungsmaßnahmen

Doch selbst wenn sich die Idee von Uniper nicht durchsetzt, ist die Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff denkbar simpel. Wer seine konventionelle Heizung durch eine Wärmepumpe ersetzen will, muss viel in die Dämmung investieren. Ein Wasserstoff-Heizkessel hingegen kommt ohne zusätzliche Modernisierungsmaßnahmen aus. Darin offenbart sich auch einer der Standortvorteile für Deutschland, denn statt teurere Stromtrassen zu bauen kann die vorhandene Infrastruktur für den Transport von Wasserstoff genutzt werden. Schon heute wird Wasserstoff in kleinen Mengen im Erdgasnetz beigemischt.

Wasserstoff ist kein Allheilmittel

Die Bundesregierung will hinsichtlich der nationalen Wasserstoffstrategie den Markthochlauf mit neun Milliarden Euro fördern. So soll die Elektrolyse-Kapazität bis 2030 auf fünf Gigawatt steigen. Damit könnte aber höchstens ein Fünftel des Bedarfs gedeckt werden, sodass Deutschland beim grünen Wasserstoff stark von Importen abhängig bliebe. Auch der Lobbyverband “Zukunft Gas” bezweifelt, dass grüner Wasserstoff in ausreichenden Mengen zu marktfähigen Kosten produziert werden kann. Grundsätzlich darf Wasserstoff nicht als Allheilmittel fehlinterpretiert werden. Claudia Kemfert, Mitglied im Sachverständigenrat für Umweltfragen der Bundesregierung, beschreibt Wasserstoff nur als letztes Puzzlestück. "Die Herstellung erfordert drei- bis fünfmal so viel Energie wie die di­­rekte Nutzung erneuerbarer Energien. Man wird Wasserstoff deshalb vernünftigerweise nur dort einsetzen, wo es keine andere – vor allem elektrische – Möglichkeit gibt." Wichtige Einsatzgebiete werden deswegen vor allem die Industrie sowie der Schiffs-, Schwerlast- und Flugverkehr sein. Auch der zentralverband Sanitär, Heizung, Klima hält sich mit Prognosen zurück: “Wir sind noch in der Findungsphase.”

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Hannah Simons

Hannah Simons ist seit 2020 für die ibau GmbH tätig. Als Redakteurin recherchiert und verfasst sie Artikel für den News-Bereich und das Glossar. Dabei verfolgt sie das Ziel komplexe Inhalte einfach und gut verständlich aufzubereiten.