Wasserstoff nimmt Schlüsselrolle in der Energiewende ein

In Deutschland werden rund 50 Prozent, hauptsächlich mittels Sonnen- und Windenergie, des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien gedeckt. Doch das stößt schon heute an seine Grenzen, denn der Sonne und dem Wind ist es egal, wann und wo wir den Strom brauchen. Ziel der Bundesregierung ist es allerdings, bis zum Jahr 2050 100 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien zur Verfügung zu stellen. Dafür muss Wasserstoff eine tragende Rolle als wetterunabhängiger Energiespeicher einnehmen.

Ein zweiter Punkt ist, dass sich aus heutiger Sicht nicht alle Bereiche sinnvoll elektrifizieren lassen und weiterhin ein Verbrennungsprozess benötigt wird. Als Beispiele kann man hier die Stahlproduktion oder den Flug- und Schwerlastverkehr nennen. Hier kann der Wasserstoff die Rolle von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdgas oder Erdöl einnehmen.

Aktuell wird in Deutschland zu 95 Prozent sog. „grauer Wasserstoff“ verwendet. Das bedeutet, dass der Wasserstoff aus fossilen Energieträgern gewonnen wird. Hierbei wird unter Wärmeeinsatz bei der Reaktion von Methan (Hauptbestandteil von Erdgas) und Wasserdampf Wasserstoff frei und dann abgespalten. Bei diesem Prozess entstehen jedoch CO2 Emissionen.

Aus ökologischer Sicht wird als einzig wirklich sinnvolle Variante deshalb der „grüne Wasserstoff“ bezeichnet. Dieser wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Der Strom, der dazu benötigt wird, soll ausschließlich aus erneuerbaren Energien zur Verfügung gestellt werden. Somit ist grüner Wasserstoff als CO2-frei zu betrachten. Das Problem bei der Elektrolyse ist, dass das Verfahren sehr stromintensiv ist und zusätzlich, je nach Verfahren, 20 bis 40 Prozent der Energie verloren geht, also wird mehr Energie für die Herstellung von grünem Wasserstoff benötigt, als er liefern kann. Studien errechnen für Deutschland einen Bedarf von bis zu 600 Terawattstunden aus Wasserstoff pro Jahr. Gehen wir im Mittelwert von einem Verlust von 30 Prozent aus, wird für die Wasserstoffproduktion 900 Terawattstunden erneuerbaren Stroms benötigt. Zum Vergleich: Im Jahr 2021 lag der Gesamtstromverbrauch in Deutschland bei 504 Terawattstunden.

Aus diesen Gründen ist eine Kooperation mit dem Ausland unerlässlich. Der Wasserstoff muss also dort hergestellt werden, wo Sonnen- und Windenergie in größerem Umfang vorhanden sind. So hat Deutschland bereits erste Vereinbarungen, zum Beispiel mit Marokko, geschlossen.

Ein weiteres Problem, das in der Öffentlichkeit bisher wenig diskutiert wurde, ist der Wasserbedarf, der für die Wasserstoffelektrolyse benötigt wird. Vor allem in den Ländern, wo die Wasserstoffproduktion auf Grund der klimatischen Bedingungen ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, herrscht oft schon heute Wasserknappheit. Deshalb wird es notwendig sein, das Meereswasser mittels Entsalzungsanlagen in Süßwasser umzuwandeln, was die Effizienz einer Anlage allerdings mindert und die Kosten steigen lässt. Neun Liter Wasser ist der Wert, der theoretisch benötigt wird, um ein Kilogramm Wasserstoff herzustellen. Technisch ist dieser Wert jedoch meistens nicht zu halten. Würde das Rohwasser beispielsweise aus dem Meer kommen und mittels Entsalzungsanlage behandelt werden, würde für ein kg Wasserstoff schon 22,5 kg Meerwasser benötigt. Das würde bedeuten, dass für einen Energiebedarf von 600 Terawattstunden jährlich circa 162 Mrd. Liter Süßwasser benötigt wird.

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