Die Idee vom Wasserstoff als Teil unseres Energiesystems wird kontrovers diskutiert. Doch um welche Vor- und Nachteile geht es? Was spricht für und was gegen den alternativen Energieträger? Ein Überblick.
Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein unseres zukünftigen Energiesystems. Aber an der Frage seiner Vor- und Nachteile scheiden sich die Geister.
Auf der einen Seite ist da ein nahezu klimaneutraler Ersatz für fossile Energien, der alle Vorteile eines gasförmigen Energieträgers mit sich bringt. Auf der anderen Seite sind da noch hohe Kosten und offene Fragen hinsichtlich der verfügbaren Mengen, der besten Herstellungsverfahren und der Anwendung.
Die am häufigsten diskutierten Vor- und Nachteile haben wir hier zusammengefasst.
Am besten kann Wasserstoff seine Vorteile als Energieträger ausspielen, wenn er aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind oder Sonne hergestellt wird. Der gewonnene grüne Wasserstoff ist ein nahezu emissionsfreier Energieträger, bei dessen Verbrennung lediglich Wasserdampf als Nebenprodukt entsteht. Das trägt nicht nur zur Reduzierung von Treibhausgas-Emissionen bei, sondern verbessert auch die Luftqualität.
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Technische Regeln für die Erzeugung und Einspeisung von Wasserstoff, gebündelt in einem praktischen Modul.
Der Energieträger Wasserstoff ist vielseitig und flexibel einsetzbar. Ob als Prozessenergie in der Industrie, als Kraftstoff im Verkehr oder als umweltfreundlicher Ersatz für Erdgas und Öl in der Wärme- und Stromerzeugung: Wasserstoff kann in allen Bereichen unseres Lebens zum Klimaschutz beitragen.
Der Energieträger Wasserstoff kann als Langzeitspeicher für erneuerbare Energien dienen. In Zeiten, in denen mehr Wind- und Sonnenenergie erzeugt als gebraucht wird, kann diese überschüssige Energie für die Wasserstoffproduktion genutzt werden. Wasserstoff kann im Gegensatz zu erneuerbarer Energie in großen Mengen und über lange Zeiträume gespeichert werden. So steht er auch dann zur Verfügung, wenn die erneuerbaren Energien weniger Strom liefern, als gebraucht wird.
Durch die Nutzung der vorhandenen Gasinfrastrukturen kann Wasserstoff zeitnah zum Einsatz kommen. Schon heute kann Wasserstoff als Beimischung im bestehenden Gasnetz transportiert werden – ein sofort wirksamer Beitrag zum Klimaschutz, ohne zusätzliche Kosten. Denn ein wichtiger Teil der benötigten Infrastrukturen ist mit dem Gasnetz bereits vorhanden und muss nicht für viel Geld neu gebaut werden.
Klimaschutz und wirtschaftliche Entwicklung können mit Wasserstoff als Energieträger deshalb nahezu symbiotisch verlaufen, ohne Versorgungssicherheit und Sozialverträglichkeit zu gefährden.
Auch wirtschaftlich kann der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger viel bewirken: In einer Wasserstoffwirtschaft werden neue Arbeitsplätze geschaffen und für Unternehmen, die Wasserstofftechnologien entwickeln, entstehen gute Exportchancen.
Wasserstoff ist zwar das häufigste Element im Universum, auf der Erde kommt er jedoch selten in reiner Form vor. Um Wasserstoff als Energieträger nutzen zu können, muss er deshalb erst aus anderen Quellen gewonnen werden und dafür braucht es Energie.
Für die Produktion von grünem Wasserstoff werden z. B. große Mengen an Ökostrom benötigt. Gleichzeitig geht bei der Erzeugung von Wasserstoff mithilfe erneuerbaren Stroms und dessen Rückverwandlung in Strom Energie verloren.
Bei der Elektrolyse, dem Herstellungsverfahren von grünem Wasserstoff, sind das zurzeit noch etwa 30 Prozent der eingesetzten Energie. Je höher der Verlust, desto weniger effizient und desto teurer ist der Wasserstoff. Kritiker sagen deshalb, dass es besser ist, den Ökostrom direkt zu nutzen. Es ist jedoch nicht immer möglich, dass erneuerbarer Strom direkt genutzt werden kann. In solchen Fällen ist es effizienter und nachhaltiger, die erzeugte Energie in grünem Wasserstoff zu speichern, als die Stromproduktion zu pausieren.
Allerdings geht es bei der technischen Weiterentwicklung der Elektrolyseure voran: Neueste Elektrolyseanlagen warten mit Wirkungsgraden bis zu 95 Prozent auf [1].
Nicht jede Wasserstoff-Art ist so kohlenstoffarm wie grüner Wasserstoff. Bei der Dampfreformierung, einer weit verbreiteten Methode der Wasserstoffgewinnung aus Erdgas, entstehen weiterhin CO2-Emissionen. Damit das CO2 nicht in die Atmosphäre gelangt, kann es aber mithilfe der CCS-Technologie (CCS = Carbon Capture and Storage) unterirdisch geologisch gespeichert werden.
Natürlich wäre es besser, erst gar kein CO2 zu produzieren. Damit beispielsweise die Industrie jedoch Schritt für Schritt klimafreundlicher wird, wird Wasserstoff in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Um den nötigen Bedarf zu decken, werden zumindest übergangsweise verschiedene Produktionsverfahren zum Einsatz kommen müssen.
Wasserstoff ist noch teuer. Das liegt zum einen an den Energieverlusten bei der Wasserstoffproduktion. Weitere Kostenfaktoren sind die Transportkosten, insbesondere beim Import von Wasserstoff aus weit entfernten Ländern, und die Investitionskosten für Elektrolyseure. Allerdings ist davon auszugehen, dass die Kosten in den nächsten Jahren und Jahrzehnten deutlich sinken [2].
Deutschland war schon immer auf verlässliche und bezahlbare Energieimporte angewiesen. Das wird sich auch in Zukunft nicht ändern: Denn der Wasserstoffbedarf kann durch die heimische Produktion nicht abgedeckt werden.
Große Mengen Wasserstoff müssen daher zukünftig aus anderen Ländern importiert werden. Deshalb ist es wichtig, die Wasserstoffversorgung divers aufzustellen und mit verschiedenen Partnern global zu kooperieren.
Dieser Beitrag wurde von einem Redaktionsteam der wvgw mbH erstellt. Zum Team gehören Redakteurinnen und Redakteure der Fachzeitschrift „DVGW energie | wasser-praxis“ und Mitarbeiter*innen aus dem Bereich digitaler Content bei der wvgw mbH.
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