Vier Farben, vier Prozesse: So wird Wasserstoff hergestellt

Wasserstoffmoleküle grafisch dargestellt
Wasserstoff H2: Grundelement der Natur, Grundstoff zukünftiger Energiesysteme ∙ © Shutterstock/Corona Borealis Studio

Wasserstoff (H₂) kann DER Energieträger der Zukunft werden – wenn er richtig hergestellt ist. Von Grün bis Grau: Was das bedeutet, und wie der ADAC es bewertet.

  • Politik: "H₂ ist Schlüsseltechnologie für eine klimaneutrale Gesellschaft"

  • H als Grundstoff für Energieträger in der Großindustrie und im Transportsektor

  • Nachteil: Zur Erzeugung von grünem H₂ wird sehr viel regenerativer Strom benötigt

  • Standort-Frage: Das Grünstrom-Potenzial in Deutschland reicht nicht aus

In diesem Punkt sind sich Ministerien und Experten einig: Wasserstoff muss und wird eine zentrale Rolle in unserem zukünftigen Energiesystem spielen. Warum? Weil Wasserstoff ein Energieträger ist, der aus verschiedensten Quellen hergestellt werden kann – vom Potenzial her sogar in unbegrenzten Mengen.

Warum Wasserstoff für das Klima so wichtig ist

Wasserstoff kann von einem gasförmigen in einen flüssigen Energieträger mit hoher Energiedichte transformiert werden – und ist damit ein idealer Grundstoff, der einen erprobten und kostengünstigen weltweiten Transport der zu verteilenden Energie ermöglicht.

Das eröffnet völlig neue Perspektiven: Mit Wasserstoff als Energiespeicher können Versorgungsengpässe bei stark schwankender regenerativer Stromerzeugung (hauptsächlich Wind und Sonne) vermieden werden. Mit Wasserstoff wird es möglich, sowohl die Großindustrie (besonders Stahl und Chemie) als auch den Transport- und Verkehrssektor von einer bisher rein fossilen Basis auf eine Basis ohne klimaschädliches CO₂ umzustellen. Denn Wasserstoff wird der Grundstoff für künftiges Flugbenzin, Schiffsdiesel und auch für E-Fuels im Pkw.

Man kann darüber diskutieren, ob für die nächsten Jahre als Übergang auch ein anderer als nur der grüne Wasserstoff genutzt werden sollte. Doch entscheidend für die beabsichtigte Klimaneutralität ist, dass Wasserstoff spätestens ab 2045 ausschließlich mit regenerativer Energie hergestellt wird.

Wasserstoff-Herstellung: Die wichtigsten Grundlagen

Die folgende Grafik zeigt, über welche Herstellungswege Wasserstoff gewonnen werden kann. Sie orientiert sich an der Farbenlehre, die von der Fachwelt zur Veranschaulichung entwickelt wurde.

Das Ziel ist der grüne Wasserstoff, der mithilfe von regenerativem Strom per Elektrolyse von Wasser produziert wird. Als Abfallprodukt entsteht lediglich Sauerstoff, der in die Luft abgeführt wird.

Grauer Wasserstoff ist unter Klimagesichtspunkten die schädlichste Art der Wasserstoffherstellung: Bei der Produktion von einer Tonne Wasserstoff entstehen rund 10 Tonnen CO₂. Auch blauer und türkiser Wasserstoff sind aus Sicht des ADAC kritisch zu bewerten, auch wenn es jeweils einen interessanten Nebenaspekt gibt.

So entstehen bei der Herstellung von türkisem Wasserstoff in Pilotprojekten als Abfallprodukt zum Beispiel Kunststoff-Bausteine für den Wohnungsbau. Auf diese Weise ließe sich beispielsweise Beton in der Baubranche zum Teil ersetzen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das CO₂, das bei der Produktion von blauem Wasserstoff anfällt, in leere Gaskavernen unterirdisch zu verpressen. Dadurch entweicht es nicht unkontrolliert in die Atmosphäre und könnte gleichzeitig als Vorrat für die Produktion von synthetischen Kraftstoffen genutzt werden. Denn für diesen Prozess braucht man CO₂, das sonst extra aus der Luft extrahiert werden müsste.

Wasserstoff aus dem Ausland

Doch egal, welcher Herstellungsprozess es ist: Um die ambitionierten Klimaziele zu erreichen, braucht man unweigerlich 100 Prozent regenerativen Strom. Dies ist auf nationaler Ebene allerdings schwierig umzusetzen, weil dafür ein enormer Ausbau der regenerativen Energieerzeugung nötig ist. Ob auf Deutschlands Fläche jemals so viel Grünstrom erzeugt werden kann, wie zur flächendeckenden Energieversorgung benötigt wird, darüber herrscht im Moment noch keine Klarheit.

Vor diesem Hintergrund wird debattiert, aus welchen Ländern der Welt jeweils grüner Strom, Wasserstoff oder Syntheseprodukte von Wasserstoff geliefert werden könnten. Im Fokus stehen aktuell nordafrikanische Regionen: Hier gibt es Sonne im Überfluss, hier ist Solarstrom zu geringen Kosten erzeugbar. So wurde in Abu Dhabi auf einer Fläche von 20 Quadratkilometern eine gigantische Solaranlage errichtet, die Strom für 1,14 Cent/kWh produziert. Auf der anderen Seite gibt es dort ebenfalls große Herausforderungen zu meistern, denn in diesen Regionen herrscht meist Wasserknappheit. Und Wasser ist der andere wichtige Grundstoff, der für die Wasserstoffproduktion benötigt wird.

Trotz aller Ambitionen, regenerative Energie in Deutschland zügig auszubauen, geht das Bundesforschungsministerium davon aus, dass im Jahr 2030 mehr als 10 Millionen Tonnen Wasserstoff importiert werden müssen. Im Jahr 2050 wären es rund 45 Millionen Tonnen H₂-Importe so die Berechnungen des Max-Planck-Instituts. Das entspräche einer Energiemenge von 1500 Terrawattstunden (TWh).

Wasserstoff in Deutschland produziert

Inzwischen gibt es auch Großprojekte in Deutschland, bei denen grüner Wasserstoff hergestellt wird. So fand im Juli 2021 in der oberfränkischen "Energiestadt" Wunsiedel der offizielle Spatenstich für eine Elektrolyse-Anlage von Siemens statt. Hier soll die vorhandene erneuerbare Energie der Stadtwerke (Wind, Sonne und Biomasse) zum Teil in Wasserstoff umgewandelt und für verschiedene Anwendungen von Mobilität und Industrie verfügbar gemacht werden. Die Inbetriebnahme erfolgt im Sommer 2022. Anfang Oktober 2021 wurde im niedersächsischen Werlte eine Anlage zur Produktion von Flugbenzin eingeweiht.

Insgesamt hat die Europäische Kommission gemeinsam mit der Bundesregierung 62 förderungswürdige Wasserstoff-Großprojekte in Deutschland identifiziert. Eine Karte der Standorte ("Important Projects of Common European Interest" = IPCEI) finden Sie hier*.

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