Wasserstoff und seine Derivate können dazu beitragen, Deutschland klimaneutral zu machen. Die Verwendungsmöglichkeiten des Energieträgers sind vielfältig. Aber in welchen Bereichen ist die Wasserstoffnutzung besonders sinnvoll?
Wasserstoff (H2) ist vielseitig einsetzbar. Als Ersatz für fossile Energien kann und soll H2 in unterschiedlichen Bereichen genutzt werden, um die CO2-Emissionen zu reduzieren und die Klimaneutralität in Deutschland bis 2045 zu erreichen. Mit der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) unterstützt die Bundesregierung den Einsatz von klimafreundlichen Wasserstofftechnologien.
Politisch gesetzt ist die Verwendung von Wasserstoff in der energieintensiven Industrie, zur Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs und als Netzstabilisator in der Stromerzeugung. Als klimafreundlicher Ersatz für fossiles Erdgas könnte Wasserstoff aber auch in der Wärmeversorgung sinnvoll genutzt werden.
Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte und lässt sich hervorragend als Energiespeicher nutzen. Er kann Strom aus erneuerbaren Energien in großen Mengen speichern und die Energie bei Bedarf wieder abgeben. Die Verwendung von Wasserstoff als Energiespeicher verursacht keine direkten CO2-Emissionen und kann das Speicherproblem der erneuerbaren Energien lösen. Denn die als komprimiertes Gas gespeicherte Energie steht im Gegensatz zu Wind- oder Sonnenenergie zu allen Tages- und Jahreszeiten zur Verfügung.
Die Technologie dahinter nennt sich Power-to-Gas: In Elektrolyseuren wird mithilfe elektrischer Energie aus Wind und Sonne Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) zerlegt. Im so entstandenen grünen Wasserstoff können enorme Mengen an erneuerbarer Energie langfristig gespeichert werden: in kleinen Mengen in lokalen Wasserstofftanks, in großen Mengen in riesigen unterirdischen Gasspeichern oder auch im Gasnetz selbst.
Aktuell basieren die Produktionsprozesse der deutschen Industrie überwiegend auf Erdgas: Mit Wasserstoff soll die Industrie dekarbonisiert werden. Zahlreiche energieintensive Industrieprozesse, bei denen eine direkte Elektrifizierung nicht möglich oder wirtschaftlich sinnvoll ist, sind auf die Nutzung von Wasserstoff als umweltfreundlichen Energieträger angewiesen. Dazu zählen insbesondere die Glas- und Papierherstellung sowie die Stahl- und Chemieindustrie.
Wasserstoff findet zudem in der Herstellung von Ammoniak Verwendung. Ammoniak ist der Grundstoff für viele Produkte in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Mithilfe des Haber-Bosch-Verfahrens wird Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff produziert. Der Stoff sorgt z. B. als Basis für Kunstdünger für höhere Erträge in der Landwirtschaft und wird für Reinigungsmittel verwendet. Zur Herstellung pharmazeutischer Vorprodukte spielt Ammoniak ebenfalls eine Rolle. Außerdem dient er als Derivat als Transportmedium für Wasserstoff.
Im Verkehrssektor ist die Verwendung von Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb eine sinnvolle Ergänzung zu batterieelektrischen Fahrzeugen. Das ist z. B. im Schwerlastverkehr und bei langen Strecken der Fall. Lkw mit batterieelektrischem Antrieb bieten sich aufgrund des hohen Gewichts der Fahrzeuge nicht an, die Batterien sind zu schwer und die Ladezeiten zu lang, um hohe Reichweiten abzudecken.
Statt Strom im Fahrzeug mitzuführen, kann dieser direkt im Fahrzeug über eine mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle hergestellt werden: In der Brennstoffzelle wird die im Wasserstoff gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt und direkt eingesetzt sowie gespeichert. Wird grüner Wasserstoff verwendet, entsteht bei dem Prozess statt CO2 lediglich Wasserdampf. Dann fahren Brennstoffzellen-Fahrzeuge vollkommen emissionsfrei.
Für den Schwerlastverkehr wird Wasserstoff mehr und mehr zu einer vielversprechenden Alternative für konventionelle (und damit klimaschädliche) Kraftstoffe. Das Unternehmen Hylane hat bereits einige Wasserstoff-Lkw im Einsatz und sehr gute Erfahrungen gemacht.
Auch für Brennstoffzellenbusse bietet der Wasserstoffantrieb eine gute Ergänzung zu batterieelektrischen Bussen. In immer mehr Städten und Regionen sind auch Wasserstoffbusse im ÖPNV unterwegs. Beispielsweise wurde in Oldenburg, Düsseldorf und Bremerhaven der Einsatz von Brennstoffzellen-Fahrzeugen im Linienverkehr bereits erfolgreich erprobt.
Aber auch im Schienenverkehr kann Wasserstoff verwendet werden. Gerade in ländlichen Regionen ohne elektrifizierte Bahnstrecken lassen sich durch die Verwendung von Wasserstoff Emissionen einsparen. Die aktuell noch vielerorts eingesetzten Dieselloks würden durch wasserstoffbetriebene Züge ersetzt werden. Wasserstoffzüge fahren geräuscharm und können lange Strecken – auch mit Steigung – überwinden.
Wasserstoff kann nicht nur in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung genutzt werden. Auch für die sichere Stromversorgung spielt die Verwendung von Wasserstoff eine wichtige Rolle.
H2-ready Gaskraftwerke reagieren innerhalb kurzer Zeit auf Schwankungen im Stromnetz und springen als Back-up ein, wenn Strom aus erneuerbaren Energien nicht im ausreichenden Maß zur Verfügung steht. Sie sind regelbar und können schnell sowie ohne externe Energieversorgung hoch- und auch wieder heruntergefahren werden. So tragen sie zur Stabilität der Stromnetze sowie zur Versorgungssicherheit bei und sind eine wichtige Ergänzung zur schwankenden Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien.
In Deutschland sind etwa 50 Prozent der Haushalte sowie 1,8 Mio. Gewerbe- und Industriebetriebe an das Gasverteilnetz angeschlossen und werden darüber mit Gas versorgt. Mit Blick auf die Klimaneutralität muss der Einsatz von Erdgas reduziert werden.
Warum also nicht die bestehende Infrastruktur mit klimafreundlichem Wasserstoff betreiben? Insbesondere in Bestandsgebäuden und Altbauten könnte die Nutzung von Wasserstoff als Heizenergie die CO2-Emissionen reduzieren – ohne den großen Aufwand und schneller, als es ein Wechsel der Heiztechnologie vermag. Eine Umstellung des Gasnetzes auf Wasserstoff ist bereits im Gange.
Ob Wasserstoff in großem Stil für die Wärmeversorgung genutzt werden wird, ist noch offen und Teil der aktuellen politischen Debatte. Aus Sicht der Energiewirtschaft spricht viel für die Verwendung von Wasserstoff als Heizenergie. Denn die Umwidmung des bestehenden Gasnetzes für Wasserstoff ist verhältnismäßig kostengünstig und kann sozialverträglich und kurzfristig vonstattengehen [1].
Die politischen Entscheidungen sind maßgeblich für die Richtung, in die sich die Verwendung von Wasserstoff weiterentwickelt. Die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung bündelt die Maßnahmen der Wasserstoffnutzung bis 2030 und setzt Leitplanken für die Erzeugung, den Transport und die Verwendung von H2 und seinen Derivaten in allen Bereichen.
Für die Industrie sind die Weichen gestellt: Klimafreundlich erzeugter Wasserstoff soll als Schlüsselelement der Energiewende etabliert und so die Dekarbonisierung der Industrie vollendet werden. Der Markthochlauf von Wasserstofftechnologien wird durch regulative Voraussetzungen zunächst vor allem in den Bereichen ermöglicht, die sich nur schwer direkt elektrifizieren oder nicht anderweitig dekarbonisieren lassen oder bereits nahezu wirtschaftlich sind [2].
Das im September 2025 vom BMWE beschlossene Wasserstoffbeschleunigungsgesetz bestätigt die wichtige Rolle von Wasserstoff für die erfolgreiche Dekarbonisierung der Industrie [3].
Im Wärmesektor sind große Veränderungen im Gange. Deutschlandweit soll es künftig eine moderne, klimafreundliche, verlässliche und bezahlbare Wärmeversorgung geben. Damit das gelingt, sind seit Januar 2024 Länder und Kommunen zur Erstellung einer Wärmeplanung verpflichtet, in der der Entwicklungspfad zum klimaneutralen Heizen aufgezeigt wird. Diese kommunale Wärmeplanung muss spätestens bis zum 30. Juni 2028 vorliegen. Zu den erneuerbaren Energien, die laut Wärmeplanungsgesetz für die künftige Wärmeversorgung erlaubt sind, zählt auch grüner Wasserstoff. In der Wärmeplanung kann also ein Wasserstoffnetzgebiet als Versorgungsoption ausgewiesen werden. Voraussetzung dafür ist, dass die Betreiber einen verbindlichen Fahrplan für die Umstellung des Gasnetzes auf Wasserstoff vorlegen.
Mit der Novelle des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) 2024 sind die Grundlagen für eine gemeinsame Netzentwicklungsplanung für Gas und Wasserstoff geschaffen worden. Auch der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur soll laut Gesetz verstetigt werden.
Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle, um die Klimaziele zu erreichen. Die fluktuierenden erneuerbaren Energien stehen einem weiterwachsenden Strombedarf gegenüber. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat für 2030 einen Strombedarf von bis zu 750 TWh prognostiziert. Erneuerbare Energien werden diesen allein nicht direkt decken können, auch, da keine Langzeitspeicherung möglich ist. Wasserstoff dient als Energiespeicher und flexible Ergänzung. Gemeinsam mit anderen emissionsfreien Energieträgern kann er wesentlich zum Ausstieg aus der fossilen Energieversorgung beitragen.
Wasserstoff wird aktuell vor allem in der Industrie verwendet und hier insbesondere in der chemischen Industrie. Der Wasserstoff wird dabei meistens durch die sogenannte Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Mobilität, z. B. der Öffentliche Nahverkehr. Einige Kommunen in Deutschland setzen bereits Wasserstoff-Busse ein, um die Verkehrswende im ÖPNV voranzutreiben.
Wasserstoff wird eine wichtige Rolle in bestimmten Bereichen spielen – vor allem dort, wo direkte Elektrifizierung nicht möglich oder unwirtschaftlich ist. Es gibt bereits Strategien auf nationaler und europäischer Ebene, um H2 als tragende Säule der Energiewende zu etablieren. In welchem Umfang Wasserstoff schließlich eingesetzt wird, diskutieren Vertreter:innen aus Politik, Wissenschaft und Energiewirtschaft aktuell: Die Politik legt den Fokus vor allem auf die Industrie, während die Energiewirtschaft Wasserstoff auch als Teil der Wärmeversorgung, Stromerzeugung und Mobilität als sinnvoll erachtet.
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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