Atomausstieg, Kohleausstieg, demnächst vielleicht auch Gas – der Umbau der deutschen Energieproduktion ist in vollem Gange. Aber wie sichern wir die Energieversorgung von morgen? In unserer Serie „Die Zukunft der Energie“ analysieren hbpa-Expert/innen das Potential neuer Energiequellen und -träger. Im ersten Beitrag geht es um Wasserstoff:

Die Energie von morgen - Folge 1: Wasserstoff

Woher kommt der Strom von morgen? Die letzten Atommeiler werden 2022 abgeschaltet, aus der Kohle steigen wir bis spätestens 2038 aus. Neuerdings wird auch (Erd-)Gas als Energieträger in Frage gestellt. Gleichzeitig wächst der Strombedarf im Zuge der Elektrifizierung des Verkehrs- und Gebäudesektors dramatisch. Vor diesem Hintergrund richten sich immer größere Erwartungen und Hoffnungen auf das Thema Wasserstoff: So will die CDU „Deutschland zum Wasserstoff-Land Nr. 1 machen“; die Grünen fordern eine „grüne Wasserstoffstrategie“, die FDP „mehr Tempo beim Wasserstoff“; SPD und Linke sehen grünen Wasserstoff als Säule der Energiewende. 2021 taucht das Wort „Wasserstoff“ im Durchschnitt 16 Mal pro Wahlprogramm auf; 2017 weniger als einmal.

Wasserstoff (H2) ist keine Energiequelle, sondern ein Energieträger, mit dem Energie gespeichert und transportiert werden kann. H2, das häufigste Element des Universums, wird zu 96 Prozent aus fossilen Energieträgern und zu 4 Prozent durch Elektrolyse gewonnen. Dabei wird Wasser mittels Strom in seine Elemente – H2 und Sauerstoff – zerlegt. Der mit chemischer Energie versetzte Wasserstoff kann dann wieder mit Sauerstoff reagieren und entweder für Brennstoffzellen-Antriebe verwendet oder zu Gas, Wärme und in synthetische Kraftstoffe umgewandelt werden (Power-to-X).

Um die gewaltigen Erwartungen an Wasserstoff zu erfüllen, wird die nächste Bundesregierung offene Fragen klären müssen. Etwa im Umgang mit blauem, aus Erdgas gewonnenem Wasserstoff: Die Industrie sieht darin eine Brückentechnologie für einen schnellen Markthochlauf. Grüne und Umweltschützer lehnen diesen Ansatz wegen des fossilen Ursprungs hingegen ebenso ab wie die Abscheidung des entstandenen CO2, auch genannt CCS (Carbon Capture and Storage).

Umso mehr richten sich alle Augen auf grünen Wasserstoff. Dessen Produktion hängt jedoch unmittelbar von den Erzeugungskapazitäten bei den Erneuerbaren ab. Solange der Ausbau der Erneuerbaren nicht exponentiell gesteigert wird, fehlen schlichtweg die erforderlichen Elektrolysekapazitäten. Als Ausweichstrategie setzt die Bundesregierung auf Importe – besonders aus Afrika1. Die Erzeugung erneuerbarer Energie ist in Afrika rund 30 Prozent billiger als hier. Für längere Strecken muss Wasserstoff allerdings verflüssigt werden. Selbst bei großen Mengen gehen rund 20 Prozent der Energie verloren2. Hinzu kommt der Aus- bzw. Umbau der Pipelines aus Afrika nach Deutschland. Volker Quaschning von der HTW Berlin geht aufgrund der strukturellen Restriktionen auch langfristig davon aus, dass Wasserstoff aus Afrika ähnlich teuer sein wird wie in Deutschland produzierter3.

Wirtschaftlich ist Wasserstoff somit derzeit nur dort sinnvoll, wo es keine technischen Alternativen gibt. Im Mobilitätssektor ist dies umstritten: Die Hersteller setzen aufgrund des Wirkungsgrads mehrheitlich auf E-Autos, mit Ausnahme einiger asiatischer Hersteller. Lediglich für Schiffe, Flugzeuge und LKWs wird die Wasserstoff-Brennzelle erprobt. Auch im Wärmesektor sind die Meinungen geteilt: So bevorzugen die Grünen eine Elektrifizierung mit Wärmepumpen; der Wasserstoffrat hingegen schätzt die Dekarbonisierung über Wasserstoff als leichter ein. Zudem bietet der Wärmesektor mit seinen bestehenden Gasnetzen die Infrastruktur, um die Wasserstoffwirtschaft in Gang zu bringen. Hierfür wäre eine gemeinsame Regulierung der Gas- und Wasserstoffnetze wichtig. Dies sieht das im Juni novellierte Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) aber zunächst nicht vor.

Weniger umstritten ist Wasserstoff mit Blick auf die Stahlproduktion. Mit dem klimaneutralen „Direktreduktionsverfahren“ – Stichwort „grüner Stahl“ - wird bei der Eisenerzverarbeitung statt Koks Wasserstoff verwendet. Aber auch hier ist der Bedarf gewaltig und liegt laut Wasserstoffrat für 2030 bei rund einem Drittel des Gesamtbedarfes von 57 TWh im Industriesektor4. Alle Sektoren zusammengenommen (Energie, Industrie, Verkehr, Gebäude), prognostiziert die Bundesregierung den Gesamtbedarf im Jahr 2030 auf 90-110 TWh5. Aktuell werden aber jährlich nur 4 TWh grüner Wasserstoff hergestellt.

Hier kommt „Aquaventus“ ins Spiel, ein Pilotprojekt für grünen Wasserstoff aus Offshore-Windenergie der Gemeinde Helgoland in Kooperation mit RWE. Ziel von „AquaVentus“ ist es, 2035 jährlich eine Million Tonnen Wasserstoff zu produzieren. Dies entspricht rund 30 TWh oder einem Drittel des künftigen Bedarfs. Wie man es dreht und wendet: Die restlichen zwei Drittel bedürfen entweder eines massiven Ausbaus der Erneuerbaren, einer pragmatischen Haltung zu nicht-grünem H2 oder eines dauerhaften Imports. Alles andere ist Augenwischerei.