Wasserstoff wird immer wichtiger – aber längst nicht überall. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) hat mehr als 100 Faktenchecks ausgewertet. Das Ergebnis, das der dpa vorab vorlag, zeichnet ein differenziertes aber meist klares Bild, wo Wasserstoff das Mittel der Wahl wird und wo nicht – und was dafür gebraucht wird.
Ist Wasserstoff gleich Wasserstoff?
Wasserstoff kann auf viele verschiedene Arten erzeugt werden. Am Ende steht immer ein Gas mit Molekülen aus zwei Wasserstoff-Atomen, dem man seine Herkunft eigentlich nicht ansieht. Dafür, ob Wasserstoff umwelt- und klimafreundlich ist, kommt es aber sehr auf die Herstellung an.
Die Bandbreite ist groß: Es gibt grauen und schwarzen/braunen Wasserstoff, die mit Hilfe von Gas (grau) beziehungsweise Kohle (schwarz/braun) erzeugt werden, wobei CO2 entsteht.
Bei blauem und türkisem Wasserstoff entsteht Wasserstoff zwar ebenfalls aus Gas, allerdings wird dabei entweder entstehendes CO2 abgeschieden und gespeichert (blau) oder Kohlenstoff entsteht als Feststoff (türkis).
Bei rotem, orangen oder grünem Wasserstoff entsteht das Gas durch Elektrolyse. Entscheidend ist hier, woher der Strom kommt. Die Autoren nennen Atomenergie (rot), Biomasse (orange) und erneuerbare Energie wie Wind oder Solar (grün).
Wo wird Wasserstoff wichtig – und warum?
Derzeit sind die mengenmäßig wichtigsten Einsatzgebiete Raffinerien und die Herstellung von Ammoniak. Diese Bereiche bleiben den Autoren zufolge wichtig, als weitere künftige Großabnehmer sehen sie die Stahlerzeugung, den Transport- und Energiesektor.
«Besonders hohe Relevanz besitzt Wasserstoff dort, wo direkte Elektrifizierung an physikalische oder wirtschaftliche Grenzen stößt», schreiben die Autoren. Im Verkehrssektor sehen sie dort vor allem den Schwerlastverkehr, die internationale Schifffahrt und die Luftfahrt.
Wo nicht – und warum?
Die Gasheizung wird Wasserstoff nach Ansicht von Hauptautor Nils Bittner nicht retten. «Wasserstoffheizungen sind zwar technisch machbar, für den Einsatz in privaten Haushalten jedoch nicht kosteneffizient», sagt er. «Auf absehbare Zeit wird nicht ausreichend kostengünstiger Wasserstoff für einen flächendeckenden Einsatz verfügbar sein.» Ein Einsatz bei lokalen Lösungen wie Fernwärme oder Blockheizkraftwerken könne je nach regionalen Randbedingungen allerdings in Betracht kommen.
Und auch den Einsatz als Energiespeicher für die Stromversorgung sieht Bittner skeptisch: Die Herstellung von grünem Wasserstoff mit dem Ziel, daraus wieder Strom zu gewinnen, sei «aufgrund der hohen Umwandlungsverluste aktuell nur in Ausnahmefällen» sinnvoll – zum Beispiel für Notstromaggregate.
Wo sind die Erwartungen umstritten?
In vielen Bereichen gibt es einen breiten Konsens zwischen den ausgewerteten Quellen, einige Punkte werten die Autoren aber auch als umstritten. Dazu zählt das Brennstoffzellenauto. Einige Analysen schreiben ihm ein hohes Potenzial für den Klimaschutz zu, andere halten seinen Nutzen für begrenzt oder nachrangig gegenüber anderen Technologien. Das betrifft insbesondere batteriebetriebene Autos, die den Autoren zufolge deutlich effizienter sind.
Wie grün ist Wasserstoff?
Hier kommt es bei Wasserstoff in besonderer Weise auf die Herkunft an. Derzeit wird Wasserstoff dem Bericht zufolge weltweit «nahezu vollständig» aus fossilen Quellen hergestellt, vor allem Erdgas und Kohle. Damit er relevant zum Klimaschutz beiträgt, müsste der Anteil der Produktion aus klimafreundlichen Quellen massiv steigen. Nachhaltiger Wasserstoff wird den Autoren zufolge «voraussichtlich erst in den 2030er Jahren in größerem Umfang verfügbar sein».
Wie teuer ist Wasserstoff?
Diese Frage hängt direkt mit der nach der Umweltfreundlichkeit zusammen. «Derzeit ist insbesondere grüner Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird, deutlich teurer als fossile Alternativen», heißt es in der Analyse. Als günstigste Alternative sehen die Autoren grauen Wasserstoff, mit 1 bis 2 US-Dollar pro Kilogramm. Grüner Wasserstoff kostet derzeit rund 7 bis 19 Dollar pro Kilo, ist also sehr viel teurer. Dieser Wert soll aber sinken, wie schnell, darüber gehen die Prognosen auseinander, die Autoren gehen aber davon aus, dass er auch 2030 noch mindestens doppelt so teuer ist wie grauer Wasserstoff.
Was wäre für eine Wasserstoffwende nötig?
Einerseits müssen die Herstellungskosten sinken, andererseits braucht man viel Strom und die passende Infrastruktur.
Um den Wasserstoffbedarf in Deutschland vollständig aus regenerativen Energien herzustellen, seien bis 2030 etwa 160 Terawattstunden zusätzlicher grüner Strom nötig. Zum Vergleich: 2024 wurden in Deutschland rund 250 Terawattstunden Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt. Die Autoren gehen aber davon aus, dass Deutschland auch langfristig Wasserstoff aus Ländern importieren wird, die bessere Bedingungen zur Erzeugung von erneuerbaren Energien haben.
Zudem braucht es eine passende Infrastruktur – je nach Nutzung: Leitungen für industrielle Anwendungen und große Distanzen, kleinere können per Lkw überbrückt werden. Der Aufbau eines Leitungsnetzes wird der Analyse zufolge aber Milliarden kosten.
Wie viel Wasserstoff wird wo produziert?
Die weltweite Produktion von Wasserstoff aller Herstellungsarten beziffern die Autoren mit rund 100 Millionen Tonnen. Größter Hersteller ist China, wobei das Gas dort vor allem mit Hilfe von Kohle produziert wird.
Welche Rolle spielen Europa und Deutschland?
Die EU will bis 2030 10 Millionen Tonnen grünen Wasserstoff produzieren. Deutschland will etwa ein Viertel davon erzeugen. Das reicht allerdings nicht, um den Bedarf zu decken.
Auf der Industrieseite hätte Europa und Deutschland eigentlich eine starke Startposition. Europa verfüge über eine «historisch starke industrielle Basis im Bereich der Elektrolysetechnologien», schreiben die Autoren. «Frühere Analysen zeigen, dass europäische Unternehmen zeitweise rund 60 Prozent der weltweiten Elektrolyseur-Herstellungskapazität sowie etwa 40 Prozent der relevanten Patente hielten.» Auch Deutsche Unternehmen waren sehr aktiv. Doch aktuelle Entwicklungen deuten auf eine Verschiebung hin: «Insbesondere China hat seine Produktionskapazitäten in den vergangenen Jahren erheblich ausgebaut und nimmt inzwischen eine zentrale Rolle in der globalen Elektrolyseurfertigung ein.»