Umstrittene Zukunftstechnik Warum so viele Menschen auf Wasserstoff hoffen

Wasserstoff gilt den einen als Wundermittel für eine grüne Zukunft, den anderen als letztes Gefecht der Old Economy. Wie und wo lässt es sich einsetzen, wer hat welche Interessen? Die wichtigsten Fragen und Antworten.
Großversuch: Lastwagen mit Wasserstofftanks verlässt die Power-to-gas-Anlage im Energiepark Mainz

Großversuch: Lastwagen mit Wasserstofftanks verlässt die Power-to-gas-Anlage im Energiepark Mainz

Foto: Andreas Arnold/dpa

Was kann Wasserstoff?

Wasserstoff (in Gasform H2) ist das häufigste Element des Universums, es hat eine hohe Energiedichte. Wird es verbrannt oder anderweitig umgewandelt, um diese Energie freizusetzen, entsteht statt schädlicher Abgase nur Wasserdampf und Wärme - soweit die überragenden Vorteile. Allerdings muss H2 erst einmal gewonnen werden, beispielsweise indem es von Sauerstoff im Wasser getrennt wird (Elektrolyse). Weil er enorm viel Raum einnimmt, wird Wasserstoff zum Speichern und Transport meist verdichtet oder verflüssigt. All diese Prozesse sorgen für Energieverluste. Und Wasserstoff ist in Verbindung mit Sauerstoff hochexplosiv, muss also besonders gesichert werden.

Wo wird Wasserstoff heute eingesetzt?

Für eine Zukunftstechnik ist Wasserstoff schon ganz schön präsent. Aktuell verbraucht Deutschland laut Bundesregierung jährlich rund 55 Terawattstunden Wasserstoff, der Großteil davon entweder in der Chemieindustrie zur Produktion von Ammoniak (meist als Düngemittel) oder in Ölraffinerien als Nebenprodukt und zugleich Hilfsmittel für die Produktion von Treibstoffen. Wasserstoff lässt sich auch direkt in Motoren verbrennen, etwa als Raketentreibstoff.

Eher selten sind Brennstoffzellen, die mithilfe von Wasserstoff Elektromotoren antreiben, was Platz spart, aber zu weiteren Energieverlusten führt. Nach jahrzehntelanger Forschung sind erste Autos aber bereits auf dem Markt.

Manche Länder wie Japan oder Südkorea setzen bereits heute darauf, im großen Stil Erdgas als Wärmequelle oder Prozessgas, zum Beispiel in der Chemieindustrie, durch Wasserstoff zu ersetzen. Zumindest teilweise lässt sich dafür auch die bestehende Gasinfrastruktur nutzen.

Was macht Wasserstoff zur Zukunftshoffnung?

Für eine klimaneutrale Zukunft sei Wasserstoff sinnvoll, "wo Elektrifizierung nicht wirtschaftlich oder prozesstechnisch schwer möglich ist", sagt Daniel Kronenwett, Partner der Unternehmensberatung Oliver Wyman, zu manager magazin. Denn in der Regel ist Klimaschutz effizienter zu haben, wenn auf Strom aus erneuerbaren Quellen ohne weiteren Umweg gesetzt wird.

Doch für große Teile der Wirtschaft kommt das technisch nicht infrage. Vor allem die Stahl- und die Zementindustrie als große CO2-Emittenten, deren Produkte weiterhin gebraucht werden, sind noch auf der Suche nach einem Weg, das Versprechen auf Klimaneutralität erfüllen zu können. Wasserstoff zu verbrennen, gilt den meisten Unternehmen inzwischen als einzige plausible Antwort - die Technik ist allerdings erst im Pilotstadium.

Ohne Wasserstoff sei das Ziel von null CO2-Emissionen bis zur Mitte des Jahrhunderts unmöglich zu schaffen, zeigt sich die Wirtschaftsweise Veronika Grimm (49) überzeugt. Ob Wasserstoff auch zum Heizen von Gebäuden oder Industrieanlagen, als Treibstoff für Schiffe, Flugzeuge, Bahnen, Lastwagen oder auch Autos gebraucht wird, ist eine offenere Frage.

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Was bedeuten die verschiedenen Farben?

Die Wasserstoffwirtschaft folgt einer eigenen Farbenlehre. Wirklich klimaneutral ist nur grüner Wasserstoff, der per Elektrolyse mithilfe von Ökostrom aus Wasser erzeugt wurde. Aktuell kommt fast ausschließlich grauer Wasserstoff zum Einsatz, für dessen Produktion Erdgas verdampft und damit CO2 freigesetzt wird.

Der Rest ist zumeist blauer Wasserstoff, der nach derselben Methode wie grauer erzeugt wird, aber ohne CO2 in die Atmosphäre abzugeben. Stattdessen wird es gespeichert. Eine Sonderform ist türkiser Wasserstoff: Durch das Verfahren der Methanpyrolyse bleibt fester Kohlenstoff übrig, der sich als Rohstoff weiterverwenden lässt - was bisher aber nur im kleinen Stil passiert. Die Klimabilanz dieser Methoden hängt unter anderem davon ab, ob die Wärme mit erneuerbarer Energie erzeugt wird. CO2-arm, aber nicht grün sondern rot oder lila ist Wasserstoff, wenn der Elektrolyseur mit Atomstrom betrieben wird. Und als Variante zum grauen wird auch von schwarzem oder braunem Wasserstoff gesprochen, wenn Kohle statt Erdgas verfeuert wird.

Während Japan zunächst eine graue Wasserstoffwirtschaft etablieren und später auf grün umstellen will, setzen die deutsche und europäische Wasserstoffstrategie auf einen schnellen Durchbruch für die grüne Technik - was unter anderem bedeutet, dass noch viel mehr Ökostrom gebraucht wird als ohnehin schon. Der Bund will deshalb den Import riesiger Mengen grünen Wasserstoffs aus sonnen- und windreichen Ländern fördern.

Was kostet das?

Preislich wettbewerbsfähig ist grüner Wasserstoff heute nicht. Das könnte sich erst mit der massenhaften Verwendung ändern - oder mit deutlich dreistelligen CO2-Preisen. Und für die Umstellung der bisherigen fossilen Prozesse fehlt es an allem: Elektrolyseuren, Verteilnetzen, Speichern ... Um die EU-Wasserstoffstrategie zu verwirklichen, hält Oliver Wyman Investitionen von 350 Milliarden Euro allein bis 2030 für nötig - und das ist nur der Anschub, bevor der Markt ab 2040 wirklich in Bewegung kommt. Ohne staatliche Subventionen werde es nicht gehen. Zugleich entstehe aber auch ein lukratives Geschäft, vor allem für den Maschinenbau.

Wer ist im Rennen?

Wasserstoff ist angesagt. Kaum ein Industrie- oder Energieunternehmen lässt es sich nehmen, sich mit H2 zu schmücken. Einige lassen sich dennoch hervorheben. Der Industriegaskonzern Linde sieht sich selbst als Weltmarktführer auf mehreren Stufen des Wasserstoffgeschäfts. Auf dem Gelände der Total-Raffinerie Leuna in Sachsen-Anhalt will Linde im kommenden Jahr den weltgrößten Elektrolyseur für grünen Wasserstoff mit 24 Megawatt Kapazität eröffnen, das Sultanat Oman setzt mithilfe verschiedener asiatischer Firmen mit 25 Megawatt noch etwas drauf. Gar 100 Megawatt peilt die Stadt Hamburg am Standort des aufgegebenen Kohlekraftwerks Moorburg an. Die Anlage bauen soll Siemens Energy, das sich mit Lindes französischem Wettbewerber Air Liquide als großer Wasserstoff-Player zusammengetan hat.

Die bisherigen Rekordhalter mit je 10 Megawatt haben Toshiba im japanischen Fukushima und Shell in der Raffinerie Rheinland errichtet. Shell sieht wie auch andere Öl- und Gaskonzerne seine Zukunft im Wasserstoffgeschäft. Der Stahlkonzern Thyssenkrupp hängt sein Schicksal nicht nur daran für die grüne Stahlproduktion, er sieht auch kurzfristig im konzerneigenen Anlagenbau einen Hoffnungswert, um das Überleben bei schwachem Kerngeschäft und gleichzeitig gigantischen Zukunftsinvestitionen zu sichern. Thyssenkrupp hat beispielsweise einen Auftag für einen 20-Megawatt-Elektrolyseur für die saudi-arabische Kunststadt Neom, wo Ex-RWE-Chef Peter Terium (57) als Energievorstand wirkt und für fünf Milliarden Dollar ein Weltzentrum des Wasserstoffexports aufbauen will.

Warum wird über Wasserstoff gestritten?

Das passiert meist, wenn es um das Thema Mobilität geht. Volkswagen-Chef Herbert Diess (62) beispielsweise reagiert angefasst, wann immer Brennstoffzellen als Alternative zu den batterieelektrischen Autos ins Spiel gebracht werden, in die sein Konzern zig Milliarden Euro investiert. "Das Wasserstoffauto ist nachgewiesen NICHT die Klimalösung" und "reine Zeitverschwendung", twitterte er Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer (46, CSU) an - der das ganz anders sieht, im Einklang mit Wolfgang Reitzle (72). Der Linde- und Continental-Aufsichtsratschef sieht die bisherige Energiewende und Fixierung auf Elektroautos als Irrweg an. Reitzle und Diess waren einst zeitgleich im Management von BMW.

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Die Wasserstoffstrategen hoffen auf möglichst breite Abnahme. Damit sich die Megainvestitionen in neue Anlagen lohnen, wären Ammoniak und grüner Stahl wohl zu wenig. Zugleich hoffen manche von ihnen, das die Technik einen Ausweg bieten könnte, Industriestrukturen rund um den Verbrennungsmotor mit hunderttausenden Arbeitsplätzen allein in Deutschland ins klimaneutrale Zeitalter hinüberzuretten. Die Verfechter der Elektromobilität hingegen fürchten, dass das ihren Erfolg ausbremsen könnte.

In der Ökostrombranche gibt es durchaus Freunde des Wasserstoffs, weil Elektrolyseure auch eine Option zum Speichern von deutschem Wind- und Sonnenstrom in Zeiten des Überschusses bieten. Die verbinden ihre Anlagen dann mitunter mit Wasserstofftankstellen für Lkw, Busse oder Autos - stehen aber auf andere Weise in Konflikt mit der Wasserstoffstrategie des Bundes: Die beschreibt Forschungsministerin Anja Karliczek (50, CDU) als "grün, global und groß" - nicht grün, lokal und klein.

ak