Ist Deutschland bereit für grünen Wasserstoff?

Wasserstoff kommt in der Natur selten in reiner Form vor. Ihn zu gewinnen ist deshalb (noch) kompliziert und teuer. Im industriellen Maßstab wird Wasserstoff heute hauptsächlich aus Erdgas, zum Beispiel durch Zugabe von Wasserdampf (Dampfreformierung), hergestellt. Dabei entweicht allerdings CO2 in die Atmosphäre. Vermeiden lässt sich das nur, wenn das Klimagas 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.  

Die derzeit klimafreundlichste Methode, um Wasserstoff zu erzeugen, ist die Elektrolyse. Hierbei wird Strom durch Wasser geleitet und so Wasserstoff freigesetzt. Kommt die Energie aus erneuerbaren Quellen, entsteht bei der Herstellung kein Klimagas. Man spricht dann von grünem Wasserstoff. 

Ein weiteres, relativ neues Herstellungsverfahren ist die Pyrolyse. Dabei wird Erdgas 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 allerdings noch keine großtechnischen Pyrolyseanlagen.

Um Deutschland bis 2045 klimaneutral zu machen, setzt die Bundesregierung auf den Ausbau der Elektrolyse-Kapazitäten für grünen Wasserstoff. Bis Ende 2030 sollen diese auf zehn Gigawatt anwachsen. Das Projekt „Wasserstoff-Kompass“ führt fortlaufend eine Datenbank über die Projekte für grünen Wasserstoff in Deutschland, den Elektrolyse-Monitor. Danach waren im Jahr 2022 rund 50 Elektrolyseur-Anlagen mit einer installierten Leistung von rund 200 Megawattstunden in Betrieb. Die meisten davon sind allerdings Forschungs- und Demonstrationsanlagen. Rechnet man auch die öffentlich angekündigten Projekte hinzu, kommt der Monitor für 2030 auf eine installierte Leistung von 8,8 Gigawatt. Damit würden die Wasserstoff-Ausbauziele der Bundesregierung knapp verfehlt. „Bei einem Wasserstoffbedarf von 95 bis 130 Terawattstunden im Jahr 2030 wird Deutschland auf Importe in erheblichem Umfang angewiesen sein“, ist eine der Kernaussagen des Elektrolyse-Monitors.  

Mit Kanada hat Deutschland bereits ein Wasserstoff-Abkommen, auch aus Südeuropa könnte künftig das Gas geliefert werden. In afrikanischen Staaten laufen ebenfalls bereits Projekte an, etwa in Namibia. Das Land bietet wegen starker Winde und viel Sonne viel Potenzial für erneuerbare Energien. In Algerien will Deutschland den Aufbau einer Wasserstoffproduktion und -infrastruktur mit Förderung unterstützen. Bis 2040 möchte das nordafrikanische Land bis zu zehn Prozent des gesamten EU-Bedarfs an Wasserstoff liefern. Trotz des langen Transportweges etwa per Pipeline oder in Form von Ammoniak per Schiff könnten Unternehmen so grünen Wasserstoff vergleichsweise günstig für Europa produzieren.  

Viele Menschen lassen sich eine neue Gasheizung einbauen, weil sie hoffen, diese später einmal mit Wasserstoff betreiben zu können. Wir machen einfach unsere Heizungen H2-ready, und gut ist? So einfach ist es leider nicht.  
Zukünftig wird vor allem die Industrie enorme Mengen importierten Wasserstoff verbrauchen, um klimaneutral zu werden. Für den Gebäudesektor werden voraussichtlich keine relevanten Mengen Wasserstoff zur Verfügung stehen.  

Die Herstellung von grünem Wasserstoff ist sehr energieaufwendig: Von 100 Kilowattstunden erneuerbarem Strom bleiben nach der Elektrolyse nur zwei Drittel in Form von Wasserstoff übrig. Bei der späteren Anwendung geht weitere Energie verloren. Außerdem ist grüner Strom auch für andere Anwendungen begehrt – zum Beispiel für Wärmepumpen oder Elektroautos. Sie nutzen den Ökostrom direkt zum Heizen beziehungsweise für den Antrieb. Im Gegensatz dazu erzeugen H2-Heizungen einen erhöhten Wasserstoff- und damit einen insgesamt höheren Strombedarf.  

Wenn der Wasserstoff zudem ein Vielfaches des heutigen Erdgases kostet, ist er im Heizkeller keine wirtschaftliche Option, auch wenn die neue Gasheizung günstiger ist als eine Wärmepumpe. Für Ein- bis Zweifamilienhäuser und kleinere Mehrfamilienhäuser steht momentan die Wärmepumpe als bessere Lösung da. Denn hier ist die Technologie bereits verfügbar – und durch die Dekarbonisierung des Stromsystems mit den erneuerbaren Energien wird sie automatisch grün. Je nach Verfügbarkeit und Preis entscheidet sich jedoch, ob Wasserstoff für Hausanschlusskunden überhaupt eine Rolle spielen wird – und wo die Netze für Wasserstoff ertüchtigt oder ausgebaut werden.  

Wenn grüner Wasserstoff direkt zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden würde, dann wohl am ehesten bei Fernwärme. Ihr Vorteil: Sie wird in der Regel mit Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen erzeugt. Diese Anlagen produzieren neben thermischer Energie auch Strom und können somit als Reserve genutzt werden, um die Stromnetze in der Energiewende zu entlasten und zu stabilisieren. Zwar soll auch der Fernwärmesektor perspektivisch auf erneuerbare Energien umgestellt werden, hierfür bieten sich zum Beispiel Geothermie oder industrielle Abwärme an. Aber die volle Dekarbonisierung der Fernwärme lässt sich an sehr kalten Tagen wahrscheinlich nur unter Mithilfe von Wasserstoff erreichen.  

Eine Übergangslösung für die Gasheizung könnte die Beimischung von Wasserstoff in das Erdgasnetz sein. Doch hier gibt es noch Grenzen: In bisherigen Feldversuchen verkraften Netze, Hausinstallationen und Gas-Anlagen nur einen Wasserstoffanteil von 20 bis maximal 30 Prozent. Zwar gibt es jetzt schon Gas-Brennwertgeräte am Markt, die für den reinen Wasserstoffbetrieb umrüstbar sind. Um aber ganze Abschnitte des Gasnetzes komplett auf H2 umzustellen, müssten dafür alle angeschlossenen Geräte zu 100 Prozent wasserstofffähig sein – ein erheblicher Koordinierungsaufwand. 

Manche Gaskunden hoffen deshalb auf Biogas. Seine Grundstoffe sind zum Beispiel Mais, Gülle oder Mist, die in Biogasanlagen vergoren werden. Das grüne Gas landet bisher meist in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die Strom und Wärme zum Beispiel für Nahwärmenetze erzeugen. Man kann Biogas jedoch zu Biomethan verarbeiten. Der Vorteil: Es lässt sich in den bestehenden Gasleitungen transportieren und in vorhandenen Gasspeichern lagern. Der Nachteil: Auch die Beimischung von Biomethan ist nicht gerade günstig. 

Wasserstoff (H2) wird eine wichtige Rolle beim Klimaschutz spielen. Nach einhelliger Einschätzung der Wissenschaft eignet er sich als Alternative zu fossilen Rohstoffen wie Erdgas, Erdöl oder Kohle in der Energieversorgung, in Teilen der Industrie und in manchen Bereichen des Verkehrssektors. Beim Beheizen von Gebäuden spielt er allerdings noch keine Rolle. Damit die Option im Heizungskeller keine Zukunftsmusik bleibt, arbeiten Expert*innen an Ideen, auch Erenja und ihr Mutterunternehmen GELSENWASSER. Dennoch: Stand heute ist Deutschland noch nicht H2-ready.

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