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Wasserstoff soll dabei helfen, dass Deutschland die Energiewende schafft. Mit der vor einem Jahr ins Leben gerufenen „nationalen Wasserstoff-Strategie“ fördert die Bundesregierung neue, grüne Technologien.

Grüner Wasserstoff soll die Einhaltung der Klimaziele ermöglichen

Der European Green Deal der Europäischen Kommission sieht vor, dass die EU bis 2050 klimaneutral wird. Bereits in den nächsten zehn Jahren muss Deutschland seinen Ausstoß an Treibhausgasen radikal senken. Das kann nur klappen, wenn die Energiewende auf alle Wirtschaftsbereiche ausgedehnt und sämtliche fossilen Energieträger nach und nach ersetzt werden – zum Beispiel durch „grünen Wasserstoff“.

Der European Green Deal ist ein Prestigeprojekt für Komissionspräsidentin von der Leyen: Ursula von der Leyen, Frans Timmermans und Greta Thunberg am 4. März 2020 in Brüssel. (Foto: Imago, imago images/ZUMA Wire)
Ursula von der Leyen, Frans Timmermans und Greta Thunberg am 4. März 2020 in Brüssel. Der European Green Deal ist ein Prestigeprojekt für Komissionspräsidentin von der Leyen. Timmermans ist als ausführender Vizepräsident des Green Deals maßgeblich mit dessen Umsetzung betraut. Imago imago images/ZUMA Wire

Nationale Wasserstoffstrategie: Deutschland will international führend werden

Wirtschaftsminister Peter Altmaier erklärte im Juni 2020: „Wir wollen, dass Deutschland bei den Wasserstofftechnologien die Nummer 1 in der Welt wird.“ Da die nationalen Pläne zur Umsetzung des Green Deal bereits 2023 kritisch auf ihre Erfolge hin geprüft und überarbeitet werden sollen, müssen zügig Maßnahmen ergriffen werden.

Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) am 10.6.2020 auf dem Weg zu einer Pressekonferenz zur Nationalen Wasserstoffstrategie in Berlin (Foto: Imago, imago images/photothek)
Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) am 10.6.2020 auf dem Weg zu einer Pressekonferenz zur Nationalen Wasserstoffstrategie in Berlin Imago imago images/photothek

Vor diesem Hintergrund wurde von der deutschen Bundesregierung am 10. Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie verabschiedet. Neun Milliarden Euro will Berlin für den Einstieg in eine Wasserstoffwirtschaft bereitstellen – für Forschung und Entwicklung, den Aufbau von Infrastruktur und für internationale Kooperationen. Produktionsanlagen mit einer Kapazität von fünf Gigawatt sollen bis 2030 in Deutschland entstehen. Das entspricht der Leistung von drei mittleren Atomkraftwerken. Zehn Jahre später soll sich die Leistung verdoppelt haben.

Bei der Elektrolyse werden Wasserstoff und Sauerstoff getrennt

Das Verfahren, mit dem Wasser in seine beiden Bestandteile zerlegt wird, heißt „Elektrolyse“: Aus H2O werden H2 und O. Das geschieht mithilfe von elektrischem Strom. Seit gut 150 Jahren ist die Technik bekannt, durchgesetzt hat sich der Wasserstoff als Energieträger trotzdem nicht. Der Grund: Energie aus Kohle, Erdöl oder Erdgas zu gewinnen ist bisher viel billiger.

Viele der Technologien, die zur Produktion, zur Weiterverarbeitung und Anwendung von grünem Wasserstoff benötigt werden, sind längst entwickelt und wurden in zahlreichen Pilotprojekten erprobt. Ihre Hersteller haben nur darauf gewartet, dass es endlich losgeht mit dem Aufbau einer grünen Wasserstoff-Wirtschaft. Dazu gehört das Technologie-Unternehmen „Sunfire“ in Dresden. Seine „High-Tech-Elektrolyseure“, die aussehen wie Kühlschrank große Aggregate, können mehr als nur Wasserstoff erzeugen.

In ihrem Inneren sieht man komplexe Gebilde aus Röhren, Schläuchen und Kabeln. Das Herzstück der Technologie hingegen wirkt recht unspektakulär: Eine keramische Folie filtert den Sauerstoff aus dem Wasser. Wenn dann noch CO2 aus Industrieabgasen zugeführt wird, können sich die Wasserstoff- und die Kohlenstoffmoleküle zu einem Synthese-Gas verbinden. Dieses wiederum kann zu künstlichem Erdgas oder künstlichen Flüssigtreibstoffen weiterverarbeitet werden. „Power-to-Gas“ und „Power-to-Liquid“ lauten die dazugehörigen Fachbegriffe.

Ein Elektrolyseur am 13.3.2018 auf der Energy-Storage Messe 2018 in Düsseldorf. (Foto: Imago, Energy Storage 2018, Düsseldorf )
In Elektrolyseuren werden Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) des Wassers (H2O) getrennt. Das Herzstück ist dabei eine Keramikfolie, die den Sauerstoff herausfiltert. Der Wasserstoff kann dann als Energiespeicher genutzt werden. Dieser Elektrolyseur wurde 2018 auf der Energy-Storage Messe in Düsseldorf ausgestellt. Imago Energy Storage 2018, Düsseldorf

Die junge Firma aus Dresden ist nach ThyssenKrupp und Siemens der dritte große Anbieter für diese Technologie in Deutschland. Interessant ist das Unternehmen für alle, die an strombasierten, grünen Alternativen zu fossilem Erdgas und Erdöl arbeiten.

Brennstoffzelle im Auto erzeugt Strom aus Wasserstoff

In der Brennstoffzelle eines Autos verläuft der Prozess später umgekehrt: Dem Wasserstoff wird Sauerstoff beigesetzt und die beiden verbinden sich zu Wasser, das ausgestoßen wird. Der bei diesem Prozess entstehende Strom treibt das Auto an. Die dabei entstehende Wärme kann zum Heizen des Innenraums verwendet werden. Aus technischem Fachwissen dieser Art hoffen Regierung und Wirtschaft, große Gewinne in Deutschland generieren zu können. Auch das motiviert die Nationale Wasserstoffstrategie.

Der Toyota Mirai fährt mit Wasserstoff. Hier ist er vor einer Wasserstofftankstelle in Berlin zu sehen. "Mirai" heißt übersetzt "Zukunft".  (Foto: Imago, imago images / Jochen Eckel)
Der Toyota Mirai fährt mit Wasserstoff. Hier ist er vor einer Wasserstofftankstelle in Berlin zu sehen. "Mirai" heißt übersetzt "Zukunft". Imago imago images / Jochen Eckel

Nicht jeder Wasserstoff ist "grün"

Wasserstoff lässt sich zwar auch mithilfe von Erdgas erzeugen, dabei entweichen aber große Mengen des klimaschädlichen CO2 in die Atmosphäre – das Produkt trägt deshalb den etwas tristen Namen „grauer“ Wasserstoff. Wird das entstehende CO2 dagegen sicher gespeichert, so ist von „blauem“ Wasserstoff die Rede. Auch an "türkisfarbenem" Wasserstoff, bei dem der Kohlenstoff sofort vom Sauerstoff getrennt wird, damit er gar nicht erst in der Atmosphäre landen kann, wird geforscht.

Kritik: In Deutschland gibt es zu wenig Strom aus erneuerbaren Energien

Zur Herstellung von wirklich „grünem“ Wasserstoff wird ebenso „grüner“ Strom benötigt. Der ist allerdings nicht immer ausreichend vor Ort vorhanden. So sagt Oliver Kirscher, der energiepolitische Sprecher der Grünen im Bundestag: „Entscheidend ist am Ende die Frage – nicht die Technik, die haben wir bereits – sondern haben wir genug Strom aus Erneuerbaren? Und da hapert es zurzeit, weil der Ausbau von Wind und Sonne deutlich ausgebremst wird und damit gibt es da einen Flaschenhals“

Wasserstoff lässt sich gut transportieren

Bei der Gewinnung von Wasserstoff mithilfe von Strom geht Energie verloren. Warum das unter bestimmten Umständen dennoch sinnvoll ist, erklärt Bundesforschungsministerin Anja Karliczek (CDU) wie folgt: „Entscheidend sind dabei seine guten Transporteigenschaften. Mit grünem Wasserstoff können wir Wind und Sonne aus anderen Regionen unserer Erde importieren. Kurz gesagt: Wasserstoff ist das Erdöl von morgen.“

Aus diesen guten Transporteigenschaften folgen zwei wichtige Feststellungen:

  1. Grüner Strom muss nicht aus Deutschland kommen
  2. Wasserstoffantriebe eignen sich besonders für große und schwere Verkehrsmittel

Wie kann das konkret aussehen?

Solarstrom in sonnenreichen Ländern produzieren lassen

Da der grüne Strom zur Wasserstoffgewinnung nicht zwangsläufig aus Deutschland kommen muss, könnten sonnenreiche Länder, zum Beispiel in Nordafrika, große Mengen Solarstrom produzieren. Findet die Elektrolyse gleich vor Ort statt, kann der Strom dann exportiert werden, etwa nach Deutschland.

Peter Altmaier betont: „Wir werden auch in Zukunft saubere Energie und Wasserstoff importieren müssen. Weil es heute schon so ist, dass wir 80 Prozent des Primärenergie-Bedarfes importieren in Form von fossilen Rohstoffen. Die sollen ersetzt werden durch sauberen Wasserstoff und deshalb ist die internationale Dimension dieses Themas von ganz besonderer Bedeutung.“

Technologie-Export gegen Wasserstoff-Import

Dabei will man sich im Wirtschaftsministerium freilich nicht auf das Einkaufen beschränken. Die Idee: Technologie-Export gegen Wasserstoff-Import. Auch darum spielen Forschungsgelder in der Nationalen Wasserstoffstrategie eine große Rolle.

Ein Kooperationsvertrag mit Marokko ist inzwischen unterzeichnet. Allerdings möchte das afrikanische Land seinen grünen Wasserstoff erst einmal selbst nutzen, um Kunstdünger zu produzieren. Auch andere afrikanische Länder brauchen dringend Erneuerbare Energien für den eigenen Bedarf. Weitere Angebote kommen von der arabischen Halbinsel, etwa aus Katar. Hier zeichnen sich schwierige wirtschaftliche Fragen globalen Maßstabs ab.

Bundesentwicklungsminister Gerd Müller (CSU) und Zohour Alaoui, Botschafterin des Königreichs Marokko, geben am 10.6.2020 den Startschuss für den Bau einer ersten Produktionsanlage für grünen Wasserstoff in Marokko (Foto: Imago, imago images / photothek)
Bundesentwicklungsminister Gerd Müller (CSU) und Zohour Alaoui, Botschafterin des Königreichs Marokko, geben am 10.6.2020 den Startschuss für den Bau einer ersten Produktionsanlage für grünen Wasserstoff in Marokko Imago imago images / photothek

Wasserstoffantriebe für Flugzeuge, Schwerlastwagen und Schiffe

Mit grünem Wasserstoff können Verkehrsmittel klimaneutral angetrieben werden, deren Elektrifizierung in absehbarer Zeit nicht möglich ist. Zum Beispiel Flugzeuge, Schwerlastwagen oder Schiffe.

Bei der Privatnutzung von Kleinwagen ist man nicht zwingend auf Wasserstoff angewiesen. Hier konkurrieren E-Autos und wasserstoffbetriebene H-Autos miteinander. Während das E-Auto auch am eigenen Photovoltaik-Carport zu Hause aufgeladen werden kann, ist das H-Auto zwangsläufig auf die Verfügbarkeit des Wasserstoffs, meist an Tankstellen, angewiesen. Auch hier sind Fragen des Klimaschutzes und industrielle Interessen eng verwoben.

Wasserstofftankstellen sollen zahlreicher werden

Damit der Aufbau von Wasserstoff-Tankstellen überhaupt wirtschaftlich interessant wird, wird im Rahmen der Nationalen Wasserstoffstrategie viel Geld investiert: Bis zu 1,5 Millionen Euro kostet der Aufbau einer Wasserstoff-Station. Die Hälfte der Kosten übernimmt der Staat. Das vorläufige Ziel von Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer (CSU): 15 weitere Tankstellen pro Jahr. Bis Ende 2021 sollen genug Tankstellen für 500 Wasserstoff-betriebene Nutzfahrzeuge und 60.000 Pkw bereitstehen.

Ein Auto wird mit Wasserstoff betankt. Die Unternehmen Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und TOTAL sind in der H2 MOBILITY zusammengeschlossen. (Foto: Imago, imago images / Jochen Eckel)
Ein Auto wird mit Wasserstoff betankt. Noch gibt es wenige entsprechende Tankstellen in Deutschland, doch es sollen jedes Jahr 15 dazukommen. Die Unternehmen Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und TOTAL sind in der H2 MOBILITY zusammengeschlossen. Imago imago images / Jochen Eckel

Dass Wasserstoff-PKW in Deutschland schon bald populär werden, scheint fraglich. Denn der klimaneutrale, grüne Wasserstoff wird vorerst knapp und wertvoll bleiben. Er soll vor allem dort eingesetzt werden, wo es keine klimaverträglichen Alternativen gibt: in der Schwerindustrie, dem Flug- und Schiffsverkehr und bei LKW. Und zwar schnell. Bisher geht es jedenfalls viel zu langsam voran – so urteilte der eigens eingesetzte Nationale Wasserstoff-Rat im April 2021, ein Jahr nach der Verkündung der Nationalen Wasserstoff-Strategie.

SWR 2020 / 2021

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Verkehr Erster Wasserstoff-Zug in Baden-Württemberg geht an den Start

Der erste Wasserstoffzug im Regelbetrieb fährt ab dem 12. Juli 2021 auf den Zollernalbbahnen. Der Zug wird fahrplanmäßig vor allem auf den Strecken zwischen Sigmaringen, Hechingen und Eyach unterwegs sein. Wie funktioniert ein Wasserstoff-Zug?  mehr...

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Energie-Politik Mit dieser Strategie will Deutschland Wasserstoff-Weltmeister werden

Wasserstoff ist die große Hoffnung in der Energie-Politik – vor allem für die Industrie. Doch die Energiewende kann nur gelingen, wenn dieser Wasserstoff auch mit Ökostrom erzeugt wird. So viel grüne Energie kann das Land derzeit nicht produzieren. Aber die Bundesregierung hat einen Plan.  mehr...

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Forum Der flüchtige Energieträger - Was bringt die "Nationale Wasserstoffstrategie"?

Es diskutieren:
Dr. Stefan Kaufmann, MdB und Innovationsbeauftrager "Grüner Wasserstoff" der Bundesregierung, Berlin
Marcel Keiffenheim, Leiter Politik und Kommunikation, greenpeace energy, Hamburg
Dr. Anke Tuschek, Mitglied der Hauptgeschäftsführung des BDEW, Berlin
Moderation: Susanne Henn  mehr...

SWR2 Forum SWR2

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Die Politik sagt: Um die Energiewende umzusetzen, brauchen wir drei Starkstromtrassen, die den Ökostrom nach Süddeutschland bringen. Doch die wahren Motive sind andere.  mehr...

SWR2 Wissen SWR2

Energiewende Windindustrie in der Krise

Die deutschen Klimaschutzziele sind ohne einen Ausbau der Windenergie kaum erreichbar. Doch die Windindustrie kämpft ums Überleben. Es werden an Land kaum noch neue Windräder gebaut.  mehr...

SWR2 Wissen SWR2

Klima: aktuelle Beiträge

Deutschland, deine Regeln (2/11) Verbote für den Klimaschutz?

Die meisten finden Klimaschutz wichtig, ändern ihr Konsumverhalten aber kaum. Menschen verzichten ungern freiwillig, Appelle an die Vernunft oder gar die Moral bewirken wenig. Muss der Staat mit Verboten und Steuern klimagerechtes Verhalten erzwingen? Von Dirk Asendorpf. (SWR 2020/2021) | Manuskript und mehr zur Sendung: http://swr.li/verbote-fuer-klima | Bei Fragen und Anregungen schreibt uns: wissen@swr2.de | Folgt uns auf Twitter: @swr2wissen  mehr...

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Klimaschutz Männer geben mehr Geld für klimaschädliche Produkte aus als Frauen

Eine aktuelle Studie kommt zu dem Schluss, dass Männer durch ihr Kaufverhalten deutlich mehr Treibhausgas-Emissionen verursachen als Frauen. Schwedische Wissenschaftler*innen fordern daher, die Maßnahmen zur Bekämpfung der Klimakrise auch geschlechtsspezifisch anzulegen.  mehr...

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Wetter So können wir uns gegen Starkregen wappnen

Immer wieder kommt es im Südwesten zu heftigem Starkregen, Überschwemmungen können die Folge sein. Wie gut können Meteorolog*innen solche Extremwetterereignisse vorhersagen und wie können wir uns davor schützen?
Ralf Caspary im Gespräch mit dem Extremwetterforscher Prof. Michael Kunz vom Karlsruher Institut für Technologie  mehr...

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Verkehr Oberleitungs-LKW: Noch weit entfernt von der Praxis

LKW, die nicht mehr mit Diesel fahren, sondern mit Strom, den sie sich über Abnehmer aus Leitungen ziehen, sind noch eine Seltenheit. Bisher gibt es nur Modellprojekte. Seit heute auch auf der B 462 zwischen Kuppenheim und Gernsbach. Was kann die Technik bringen? Und wie praxistauglich ist sie heute?  mehr...

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Nahverkehr Klimafreundliche Oberleitungsbusse in Esslingen

Esslingen am Neckar ist eine der wenigen Städte in denen Oberleitungsbusse fahren, quasi eine Straßenbahn ohne Schienen. Die klimafreundliche Nahverkehrsversorgung könnte Vorbild für andere Städte sein.  mehr...

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Diskussion Gift im Akku – Wie umweltfreundlich ist das E-Auto?

Elektro-Autos gelten als ökologische Alternative zum klimaschädlichen „Verbrenner“. Volkswagen plant bereits Batteriefabriken für die Massenproduktion. Aber die Rohstoffe für den Akku belasten die Ökobilanz und schaffen neue Abhängigkeiten von Staaten wie China oder Kongo. Retten Entwicklungen in der Batterie-Technologie und beim Recycling den Ausbau der E-Mobilität? Axel Weiß diskutiert mit Dr. Matthias Buchert - Bereichsleiter Ressourcen und Mobilität, Öko-Institut Darmstadt, Prof. Dr. Jens Peters - Universität Alcalá de Henares (Spanien), Prof. Dr. Jens Tübke - Koordinator der Batterie-Allianz bei den Fraunhofer-Instituten  mehr...

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