Grüner Wasserstoff - mehr Realismus ist notwendig

In Deutschland wurden die Erzeugungs- und Verfügbarkeitsziele von grünem Wasserstoff (GH₂) in der Wasserstoffstrategie aus dem Jahr 2023 genannt.

Grüner Wasserstoff wird über eine Elektrolyse von Wasser ausschließlich mit erneuerbaren Energien erzeugt und soll die Verwendung des fossilen Energieträgers Erdgas in vielen Sektoren reduzieren bzw. bestenfalls auch ganz ersetzen.

Von Beginn an war allerdings klar, dass in der EU maximal 50 Prozent des Bedarfs an GH₂ selbst produziert werden kann. Der restliche Bedarf müsse aus Importen gedeckt werden, etwa aus dem Nahen Osten, aus Afrika oder aus Südamerika.

Starke Begrenzung der Verfügbarkeit

Innerstaatliche Probleme in den potenziellen Exportländern bei Energie-, Wasser- und Landverfügbarkeit führten mittlerweile zu einer deutlichen Ernüchterung.

In Regionen mit Energiemangel und/oder hoher Staatsverschuldung, ist eine Frage kaum zu vermitteln:

Große Energieverluste

Hintergrund dieser Frage ist die Tatsache, dass bei der Erzeugung von GH₂ durch die derzeit bekannten Elektrolyseverfahren aus 50 kWh erneuerbarem Strom nur ein Kilo GH₂ mit einer Energieleistung von etwa 33 kW entstehen.

Dieser Energieverlust zwischen Erzeugung und Ertrag von etwa einem Drittel könnte durch optimierte Elektrolyseverfahren eventuell auf nur noch 20-25 % Energieverlust zurückgefahren werden.

Die erste Problematik besteht also in dem Verlust bei der Produktion von GH₂ in der Elektrolyse.

Wassermangel bei vielen Erzeugerländern

Der zweite zentrale Kritikpunkt bezieht sich auf die großen Mengen Wasser, die für die Produktion von GH₂ notwendig sind. Die meisten potenziellen Exportländer leiden schon heute unter Trockenheit und Wassermangel, was sich durch zunehmende Hitzewellen als Folge der Klimaveränderungen in Zukunft noch verschärfen dürfte.

Man könnte diesem Defizit dadurch begegnen, dass man in den entsprechenden Ländern Entsalzungsanlagen baut. Allerdings werden diese bereits heute für ihren hohen Energiebedarf kritisiert, was zu einer Verschärfung der Energiekonflikte führt. Zusätzlich entsteht bei der Entsalzung stark salzhaltiges Abwasser, das ins Meer zurückgeleitet wird und mit der Zeit das Salzniveau der Ozeane erhöhen würde.

Neubetrachtung ist notwendig

All diese Tatsachen machen eine komplette Neubetrachtung des Themas um den grünen Wasserstoff notwendig, denn die Diskussionen um GH₂ waren in den vergangenen Jahren politisch geprägt und überwiegend unter Verkennung der wissenschaftlichen, phsikalischen Voraussetzungen geführt.

Dies führte dazu, dass GH₂ als universeller Energieträger dargestellt wurde, der sämtliche fossilen Energien ersetzen könne. Diese Betrachtungsweise ignoriert komplett die Voraussetzungen und Rahmenbedingungen der Herstellung.

Ich habe bereits dargestellt, dass GH₂ in der Herstellung energieintensiv ist, was sich auch bei optimierten Elektrolyseverfahren nicht bedeutend ändert. Ein weiterer Aufwand entsteht bei der Speicherung. Weitere Verluste entstehen beim Transport.

Dadurch wird bereits deutlich, dass GH₂ ein wertvolles und knappes Gut ist, dessen Verwendung mit größter Sorgfalt ausgesucht und entschieden werden muss.

Es ist eindeutig, dass GH₂ von der oft prognostizierten effizienten Alltagslösung bis zur flächendeckenden Heiz- oder Pkw-Alternative weit entfernt ist bzw. die Verwendung von GH₂ in diesen beiden Sektoren aufgrund der physikalischen und ökonomischen Rahmenbedingungen des wertvollen Stoffes selbst langfristig wenig realistisch erscheinen lässt.

Prioritäten der Einsatzgebiete

Wo also kann GH₂ zur Energiewende beitragen? Der wesentliche Vorteil von grünem Wasserstoff liegt darin, dass er in Sektoren eingesetzt werden kann, für die es keine direkten Lösungen über Elektrifizierung, also über Strom, gibt.

Dazu gehören vor allen Dingen die Stahlindustrie, die chemische Industrie und deren Grundstoffproduktion, möglicherweise der internationale Flugverkehr und ebenfalls möglicherweise Teile der Schifffahrt.

All diese Sektoren benötigen entweder hohe Temperaturen oder spezifische Reaktionen beziehungsweise durch Transformation von GH₂, aber auf dessen Basis, neue Stoffkombinationen, wie z.B. Ammoniak bei der Schifffahrt.

In allen diesen Sektoren kann der sekundäre Energieträger grüner Wasserstoff den fossilen Energieträger Erdgas ersetzen und damit einen wichtigen Beitrag zur vollständigen Dekarbonisierung leisten.

Bleibendes Hindernis: die Mengen

Wichtig bleibt aber die Tatsache, dass die verfügbare Menge an GH₂ – selbst bei ambitioniertem Ausbau – begrenzt bleiben wird. Die nationale Produktion wird in den kommenden fünf bis sieben Jahren keine wesentliche Rolle spielen können, da wir zunächst die Erzeugung von regenerativem Strom durch Wind und Sonne deutlich ausbauen müssen, um dessen Anteil von heute knapp 60 Prozent auf 80 Prozent und mehr zu erweitern.

Hierzu ist auch der Aufbau einer Struktur an großen Netzbatterien notwendig, und zwar nicht nur zur Stabilisierung des Stromnetzes und zur Vermeidung von Abregelungen, sondern vor allen Dingen zur Schaffung verlässlicher Lastprofile für Elektrolyseure.

Wie kann nun eine realistische Bedarfsplanung aussehen? Zunächst ist es wichtig, dass die politischen Entscheider erkennen, dass Wasserstoff für Hausheizungen und Pkws ungeeignet sind.

Entscheidend sind dabei die Effizienzunterschiede, der zentrale Maßstab für die Priorisierung bei der Verfügbarkeit des knappen GH₂.

Während elektrische Antriebe eine nahezu verlustarme Nutzung ermöglichen, fallen entlang der Wasserstoffkette, also Elektrolyse, Speicherung, Transport und Rückverstromung zum Beispiel in Brennstoffzellen unwirtschaftliche Energieverluste an.

Bei der knappen Verfügbarkeit von GH₂ fehlt diesem in alltäglichen Anwendungen wie Heizen oder Autofahren sowohl die Effizienz als auch die Wettbewerbsfähigkeit.

Keine E-Fuels, bitte

Die politischen Debatten, die synthetische Kraftstoffe unter Verwendung von GH₂ als dauerhaften Weg für Verbrennungsmotoren darstellen, ignorieren alle energieökonomischen Grundregeln und verzerren die öffentliche Wahrnehmung. Sie sind Nebelkerzen von fachlich und wissenschaftlich unwissenden Politikerinnen und Politikern.

Ihre Aussagen, unkommentiert von den Medien aufgenommen und verbreitet, bergen das Risiko teurer Infrastrukturentscheidungen, die sowohl den Klimaschutz ausbremsen und Unternehmen als auch private Haushalte belasten.

Industrie im Fokus

Der absolute Fokus der Verwendung von GH₂ muss auf der heute fossilabhängigen Stahl- und Chemieindustrie liegen. Nicht nur diese Unternehmen stehen vor der Herausforderung, ihre Transformationsstrategien präzise auszurichten.

Entscheidend ist dabei eine klare Trennung zwischen Bereichen, die elektrifiziert werden können, und solchen, die zwingend grünen Wasserstoff benötigen.

Regionen, die Industriecluster, Offshore-Windpotenziale und Infrastrukturzugänge kombinieren, können dabei als GH₂-Hubs internationale Vorreiter werden.

Für die Bürgerinnen und Bürger unseres Landes ist und bleibt GH₂ in den nächsten Jahrzehnten ein Nischenprodukt. Wir haben effiziente Technologien wie Wärmepumpen oder die E-Mobilität, die sowohl Klimavorteile als auch ökonomische Einsparungen kombinieren.

Es ist wichtig, dass die Regierenden die Fakten von derartigen Optionen für die Energiewende so darstellen, wie sie sind - und nicht wie sie sich das aus parteitaktischen Gründen wünschen!

Unsere Energiewende muss auf klaren und wissenschaftlich fundierten Leitlinien basieren. Die Erzeugung regenerativen Stroms muss dynamischer vorangehen, inklusive einer Strategie und rascher Umsetzung von Stromnetz- und Netzspeicherausbau. Dem muss parallel eine private und industrielle Initiative zu einer Elektrifizierung folgen, wo immer diese möglich ist.