Der Stoff der Zukunft? Deutschland möchte Weltmarktführer beim Wasserstoff werden

Wirtschaftsminister Peter Altmaier mit EU-Energiekommissar Maroš Šefčovič. Der Export von Wasserstoff-Technologien könnte bei der Energiewende eine Schlüsselrolle spielen und ein Milliardengeschäft werden. [Olivier Hoslet/ epa]

Deutschland möchte jährlich 100 Millionen Euro in die Erforschung von Wasserstoff-Technologien investieren. Es könnte das Geschäft der Zukunft und Deutschlands nächster Export-Hit werden. Doch die Zukunft des grünen Gases ist noch extrem wackelig. 

Es klingt so schön: Eine Welt, die von Wasserstoff angetrieben wird. Kein CO2-Ausstoß, keine Kohle, kein Erdöl. Und Wasser gibt es genug auf dem Planeten. „Wir starten jetzt die nächste Stufe der Energiewende“, sagte Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) am vergangenen Donnerstag in Berlin. In sogenannten „Reallaboren“ will er erforschen lassen, wie Wasserstoff in großem Stil als Energieträger im Wärmemarkt, Verkehr und der Industrie genutzt werden kann.

100 Millionen Euro pro Jahr lässt sich das Ministerium das Projekt kosten. Ab 2020 sollen Ergebnisse vorliegen. Deutschland wolle bei Wasserstofftechnologien die Nummer Eins in der Welt werden, so Altmaier. „Es kommt jetzt darauf an, das industriepolitische Potenzial zu heben.“ In der Zukunft, wenn die EU-Staaten sich zunehmend dekarbonisieren, sollen Wasserstoff-Technologien der nächste deutsche Exportschlager werden – es könnte ein Milliardengeschäft sein. Die Bundesregierung hat inzwischen angekündigt, bis Jahresende eine Wasserstoffstrategie zu entwickeln. Das begrüßt auch das Bundesumweltministerium, das bereits ein „Aktionsprogramm für strombasierte Brennstoffe“ vorgelegt hat. Am selben Tag verfassten auch sechs grüne Abgeordnete ein Positionspapier zur Wasserstoffproduktion – und sprachen sich erstmal klar dafür aus.

Wie grün können Deutschland und Europa wirklich werden?

Kanzlerin Merkel will es, die neue EU-Chefin Ursula von der Leyen auch: Bis 2050 soll Europa klimaneutral sein. Doch was bedeutet das? Und geht das überhaupt? EURACTIVs Medienpartner Der Tagesspiegel berichtet.

Unternehmen stellen eigenen Wasserstoff her

Soviel Wasser es auf dem Planet Erde auch geben mag, die Gewinnung des emissionsfreien Wasserstoff-Gases stellt Forscher seit Jahren vor Herausforderungen. Denn als reines, ungebundenes Gas kommt der Stoff auf der Erde nicht vor. Traditionell wird Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, einem fossilen Rohstoff also. Dabei wird viel CO2 freigesetzt – rund sieben bis neun tausend Kilo pro produzierter Tonne Wasserstoff. Doch es gibt auch eine umweltfreundliche Alternative: Power-to-Gas wird der Prozess genannt, bei dem Wasser durch Elektrolyse in seine Bestandteile Sauer- und Wasserstoff aufgebrochen wird. In einem zweiten Schritt lässt sich der Wasserstoff sogar zu synthetischem Erdgas, Benzin, Diesel oder Kerosin verarbeiten, die dann als E-Fuels gelten. Doch auch hier muss wieder Kohlenstoff beigefügt werden.

Für die Gasindustrie stellt diese Art der Wasserstoff-Herstellung eine Allzwecklösung dar, um sich endgültig vom Kohlenstoff freizumachen. Denn Wasserstoff könnte eines Tages zum Heizen oder im Verkehr Wasserstoff genutzt werden, vor allem im Schwerlast-, Flug- oder Schiffsverkehr. Bisher werden vor allem U-Boote und Raketen mit Wasserstoff angetrieben.

100 Milliarden Dollar für Öl, Gas und Kohle – jedes Jahr

Jedes Jahr werden von den G7-Staaten mindestens 100 Milliarden US-Dollar für die Förderung und den Verbrauch von Öl, Gas und Kohle ausgegeben. Dabei soll die Subventionierung fossiler Brennstoffe bis 2025 enden.

Auch andere Branchen wollen von der umweltfreundlichen Gewinnung von Wasserstoff profitieren. Stahlproduzent ThyssenKrupp zum Beispiel plant, damit bis 2050 klimaneutral zu werden. „Beim Stahl können wir unsere produktionsbedingten Emissionen dort bis 2050 um 80 Prozent senken“, sagt Vorstandsmitglied Donatus Kaufmann. Auch die Salzgitter AG experimentiert mit dem Gas, setzt es aber noch nicht im Tagesgeschäft ein. „Technologisch spricht allerdings sehr viel dafür, dass es funktioniert“, so Alexander Redenius, Projektleiter beim Konzern. Und im rheinischen Wesseling errichtet Shell ITM Power derzeit die weltgrößte Wasserstoff-Elektrolyse-Anlage. 1.300 Tonnen Wasserstoff soll sie im Jahr produzieren und ab 2020 in Betrieb gehen.

Politisch abhängig von Marokko oder Saudi Arabien?

Von einer effizienten Nutzung von Wasserstoff ist die Industrie allerdings noch weit entfernt. Bei der Elektrolyse geht knapp ein Drittel der Energie verloren, bei der weiteren Umwandlung in Methan oder Kraftstoffen ist es schon die Hälfte.  Der sehr hohe Strombedarf wird bei Weitem nicht aus erneuerbaren Energien gedeckt werden könnte, sagt das Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik. In Deutschland könnten gar nicht genügend Windräder und Solarparks erbaut werden, um genügend Elektrolyseanlagen für die heimische Industrie zu betreiben.

„Wir werden Wasserstoff aus anderen Weltregionen importieren müssen, wo es genügen Platz, Sonne und Wind gibt“, sagt die energiepolitische Sprecherin der Grünen, Ingrid Nestle, zu EURACTIV. Und zwar nicht zu knapp: Bis zu 750 Terawattstunden synthetisches Gas und flüssige Brennstoffe müsste Deutschland im Jahr 2050 importieren, wenn die heimische Produktion von Wasserstoff so teuer und ineffizient bleibt wie bisher, gibt die Deutsche Energieagentur an. Einige Experten finden das bedenklich – denn es könnte eine politische Abhängigkeit schaffen von Ländern wie Saudi Arabien, den Emiraten oder Marokko.

Ölfirmen: Klimamaßnahmen ja; aber nicht zu viel

Ein deutliches Votum für Klimaschutz auf der Jahrestagung von BP zeigt, wie Investoren die Öl- und Gasindustrie beeinflussen können. Allerdings zeigten sich auch einmal mehr die Grenzen dieses Veränderungswillens.

Auch der Transport und die Einspeisung von Wasserstoff in das Erdgasnetz stellen Techniker vor große Probleme. Denn das Gas verträgt sich nicht mit den bestehenden Erdgasleitungen des Wärmenetzes. Zwar kann Wasserstoff zu einem gewissen Anteil beigemischt werden, selbst unter Laborbedingungen kommt man aber nur auf rund 30 Prozent. Wie Versuche in Großbritannien zeigen, lässt sich das Netz möglicherweise durch Umrüstung anpassen. „Aber wir dürfen hier nicht zu national denken. Unser Gasinfrastruktur ist europäisch eingebettet, wir könnten diese nicht einfach nur in Deutschland zurückbauen oder begrenzen“, sagt Stefan Stückrad, Wissenschaftlicher Leiter am Institut für transformative Nachhaltigkeitsforschung IASS.

Konkurrenz durch fossile Brennstoffe

Angesichts der erheblichen technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen dürfte Wasserstoff so schnell nicht konkurrenzfähig zu fossilem Erdgas oder Öl werden. Noch ist das Gas zu teuer und die Nachfrage zu gering. „Das ist ein Henne-Ei-Problem: Um großskalig Elektrolyse zu betreiben, braucht es genug Nachfrage nach Wasserstoff. Und umgekehrt entsteht größere Nachfrage erst, wenn die entsprechende Technologie da ist um kostengünstigen Wasserstoff anbieten zu können“, so Stückrad.

Die Grünen-Sprecherin Ingrid Nestle fordert daher staatliche Unterstützung für Power-to-Gas Technologien. So sollten die Abgaben und Umlagen auf Strom zugunsten von grünem Wasserstoff reformiert werden. „Wir brauchen wir einen vernünftigen CO2-Preis. Nur so werden fossile Brennstoffe im Vergleich zu Wasserstoff unattraktiv.“ Um die stromintensive Elektrolyse günstiger zu machen, schlägt sie vor, überschüssigen Strom sehr kostengünstig zur Wasserstoffproduktion zur Verfügung zu stellen. Bisher werden Kraftwerke einfach herunter gedrosselt. Diese Idee äußern auch andere Experten aus Politik und Wirtschaft, selbst das Wirtschaftsministerium sieht hier Potential.

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Eine Rechnung, die nicht aufgeht

Trotzdem sei der Wasserstoff aber nur ein Teil der Lösung, meint Nestle. In die Wasserstofftechnologie investieren ohne die Industrie, den Verkehrs- oder Wärmesektor umzugestalten, „ist eine Rechnung, die nicht aufgeht“. Es wäre fahrlässig, sich nur auf das grüne Gas zu verlassen, solange technische Fragen noch offen sind, meint sie.

Das sieht auch die EU so: „Wasserstoff ist keine Wunderlösung, aber es könnte ein fehlendes Glied in der Energiewende sein“, sagte der Energieberater der EU- Kommission, Tudor Constantinescu, auf einer Veranstaltung von EURACTIV. Mit Blick auf die Klimaneutralität 2050 und das geplante Gaspaket, das 2020 aufgelegt werden soll, möchte sich die Kommission nicht auf eine vorgegebene Quote für fossilfreies Gas festlegen, wie es zum Beispiel der Lobbyverband Eurogas fordert. Man wolle erst einmal alle Optionen offenhalten.

Falls sich emissionsfreier Wasserstoff durchsetzen kann, wird es also noch Jahre dauern bis er großflächig genutzt werden kann. Bis dahin sollen Brückentechnologien helfen. Eine davon ist das Methan-Cracking, Stefan Stückrad hat fünf Jahre lang daran mitgeforscht. Die Technologie ermöglicht es, Wasserstoff zu produzieren, ohne wie bisher große Mengen an CO2 freizusetzen. Denn hier wird der Stoff als fester Kohlestoff freigegeben und kann in anderen Bereichen weiterverarbeitet werden, zum Beispiel als Aktivkohle oder in der Bauindustrie. Letztendlich beruht aber auch dieser Prozess auf fossilem Erdgas.

Das Methan-Cracking könnte aber helfen, einen größeren Markt für Wasserstoff zu schaffen, so Stückrad. „Denn wenn wir im besten Falle unter zwei Grad Erwärmung bleiben wollen, bedeutet das zwangsläufig, dass wir auch die Nutzung von Erdgas reduzieren oder weitestgehend dekarbonisieren müssen“.

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