Fraunhofer-Studie enthüllt: Wasserstoff nur in bestimmten Bereichen sinnvoll
Ist Wasserstoff der klimafreundliche Energieträger der Zukunft oder eine teure Sackgasse? Eine aktuelle Auswertung des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) von mehr als 100 Faktenchecks zeigt, dass die Antwort darauf ankommt, wo er eingesetzt wird. Die Studie, die der dpa vorab vorlag, zeichnet ein differenziertes aber meist klares Bild der sinnvollen Anwendungsbereiche.
Die verschiedenen Arten von Wasserstoff
Wasserstoff kann auf viele verschiedene Arten erzeugt werden. Am Ende steht immer ein Gas mit Molekülen aus zwei Wasserstoff-Atomen, doch für die Umwelt- und Klimafreundlichkeit ist die Herstellung entscheidend. Die Bandbreite reicht von grauem und schwarzem/braunem Wasserstoff, die mit Gas beziehungsweise Kohle erzeugt werden und dabei CO2 entstehen lassen, bis zu blauem und türkisem Wasserstoff, bei denen CO2 abgeschieden oder Kohlenstoff als Feststoff entsteht.
Bei rotem, orangen oder grünem Wasserstoff entsteht das Gas durch Elektrolyse. Hier ist entscheidend, woher der Strom kommt: Die Autoren nennen Atomenergie (rot), Biomasse (orange) und erneuerbare Energie wie Wind oder Solar (grün).
Wo Wasserstoff wichtig wird - und warum
Derzeit sind die mengenmäßig wichtigsten Einsatzgebiete Raffinerien und die Herstellung von Ammoniak. Diese Bereiche bleiben den Autoren zufolge wichtig, als weitere künftige Großabnehmer sehen sie die Stahlerzeugung, den Transport- und Energiesektor.
„Besonders hohe Relevanz besitzt Wasserstoff dort, wo direkte Elektrifizierung an physikalische oder wirtschaftliche Grenzen stößt“, schreiben die Autoren. Im Verkehrssektor sehen sie dort vor allem den Schwerlastverkehr, die internationale Schifffahrt und die Luftfahrt.
Wo Wasserstoff nicht sinnvoll ist
Die Gasheizung wird Wasserstoff nach Ansicht von Hauptautor Nils Bittner nicht retten. „Wasserstoffheizungen sind zwar technisch machbar, für den Einsatz in privaten Haushalten jedoch nicht kosteneffizient“, sagt er. „Auf absehbare Zeit wird nicht ausreichend kostengünstiger Wasserstoff für einen flächendeckenden Einsatz verfügbar sein.“ Ein Einsatz bei lokalen Lösungen wie Fernwärme oder Blockheizkraftwerken könne je nach regionalen Randbedingungen allerdings in Betracht kommen.
Und auch den Einsatz als Energiespeicher für die Stromversorgung sieht Bittner skeptisch: Die Herstellung von grünem Wasserstoff mit dem Ziel, daraus wieder Strom zu gewinnen, sei „aufgrund der hohen Umwandlungsverluste aktuell nur in Ausnahmefällen“ sinnvoll - zum Beispiel für Notstromaggregate.
Umstrittene Erwartungen und Kosten
In vielen Bereichen gibt es einen breiten Konsens zwischen den ausgewerteten Quellen, einige Punkte werten die Autoren aber auch als umstritten. Dazu zählt das Brennstoffzellenauto. Einige Analysen schreiben ihm ein hohes Potenzial für den Klimaschutz zu, andere halten seinen Nutzen für begrenzt oder nachrangig gegenüber anderen Technologien. Das betrifft insbesondere batteriebetriebene Autos, die den Autoren zufolge deutlich effizienter sind.
Die Frage der Kosten hängt direkt mit der Umweltfreundlichkeit zusammen. „Derzeit ist insbesondere grüner Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird, deutlich teurer als fossile Alternativen“, heißt es in der Analyse. Als günstigste Alternative sehen die Autoren grauen Wasserstoff, mit 1 bis 2 US-Dollar pro Kilogramm. Grüner Wasserstoff kostet derzeit rund 7 bis 19 Dollar pro Kilo, ist also sehr viel teurer. Dieser Wert soll aber sinken, wie schnell, darüber gehen die Prognosen auseinander, die Autoren gehen aber davon aus, dass er auch 2030 noch mindestens doppelt so teuer ist wie grauer Wasserstoff.
Was für eine Wasserstoffwende nötig ist
Einerseits müssen die Herstellungskosten sinken, andererseits braucht man viel Strom und die passende Infrastruktur. Um den Wasserstoffbedarf in Deutschland vollständig aus regenerativen Energien herzustellen, seien bis 2030 etwa 160 Terawattstunden zusätzlicher grüner Strom nötig. Zum Vergleich: 2024 wurden in Deutschland rund 250 Terawattstunden Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt. Die Autoren gehen aber davon aus, dass Deutschland auch langfristig Wasserstoff aus Ländern importieren wird, die bessere Bedingungen zur Erzeugung von erneuerbaren Energien haben.
Zudem braucht es eine passende Infrastruktur - je nach Nutzung: Leitungen für industrielle Anwendungen und große Distanzen, kleinere können per Lkw überbrückt werden. Der Aufbau eines Leitungsnetzes wird der Analyse zufolge aber Milliarden kosten.
Die globale Perspektive
Die weltweite Produktion von Wasserstoff aller Herstellungsarten beziffern die Autoren mit rund 100 Millionen Tonnen. Größter Hersteller ist China, wobei das Gas dort vor allem mit Hilfe von Kohle produziert wird. Die EU will bis 2030 10 Millionen Tonnen grünen Wasserstoff produzieren. Deutschland will etwa ein Viertel davon erzeugen. Das reicht allerdings nicht, um den Bedarf zu decken.
Auf der Industrieseite hätte Europa und Deutschland eigentlich eine starke Startposition. Europa verfüge über eine „historisch starke industrielle Basis im Bereich der Elektrolysetechnologien“, schreiben die Autoren. „Frühere Analysen zeigen, dass europäische Unternehmen zeitweise rund 60 Prozent der weltweiten Elektrolyseur-Herstellungskapazität sowie etwa 40 Prozent der relevanten Patente hielten.“ Auch Deutsche Unternehmen waren sehr aktiv. Doch aktuelle Entwicklungen deuten auf eine Verschiebung hin: „Insbesondere China hat seine Produktionskapazitäten in den vergangenen Jahren erheblich ausgebaut und nimmt inzwischen eine zentrale Rolle in der globalen Elektrolyseurfertigung ein.“
