Grüner Wasserstoff - Der Schlüssel zu einer nachhaltigen Energiezukunft?

Erneuerbare Energie

Was sind die Komponenten für eine gelungene Energiewende? Ein innovativer und intelligenter Klimaschutz und Lösungen, die kosteneffizient und umsetzbar sind sowie eine flächendeckende Versorgung gewährleisten. Eine Schlüsselposition nimmt grüner Wasserstoff ein, dessen Potenzial als Energiequelle in den vergangenen Jahren immer sichtbarer geworden ist. In Niedersachsen fahren bereits erste Züge mit Wasserstoffantrieb im Regelbetrieb, die benötigte Energie wird auf dem Dach der Züge aus Wasserstoff gewonnen. Auch die Bundesregierung erkennt das enorme Potenzial von grünem Wasserstoff. Deshalb nimmt der klimafreundliche Wasserstoff eine wichtige Rolle in der 2020 verabschiedeten Nationalen Wasserstoffstrategie und der Energiewende in Deutschland ein. Sie soll dazu beitragen, die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen und Deutschland zu einem Technologieproduzenten für grünen Wasserstoff zu machen.

Aber was genau ist grüner Wasserstoff und wie kann er eingesetzt werden? Erfahren Sie hier alles zum Potenzial von grünem Wasserstoff als Energieträger der Zukunft.


Grüner Wasserstoff als klimafreundliche Alternative

Wasserstoff kommt in der Natur immer gebunden vor, beispielsweise in Form von Wasser, Säuren oder Kohlenwasserstoffen. Um ihn als Energieträger nutzbar zu machen, muss er aus dieser Verbindung gelöst werden. Ein Großteil an Wasserstoff wird derzeit aus Erdgas, durch Zugabe von Wasserdampf (Dampfreformierung), erzeugt. Allerdings werden bei diesem Herstellungsverfahren große Mengen an CO2 freigesetzt. Ein klimafreundliches Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff ist die Elektrolyse, bei der Wasser mittels Strom aus erneuerbaren Energien in seine beiden Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt wird.

Wasserstoff kommt hauptsächlich in diesen Verbindungen vor: 

  • Wasser
  • Erdgas
  • Kohlenwasserstoffe wie Erdöl
  • Biomasse

    Wird Wasserstoff als Energieträger eingesetzt, unterscheidet man zwischen grauem, blauem, türkisem und grünem Wasserstoff:

    • Grauer Wasserstoff: Zur Produktion werden fossile Brennstoffe eingesetzt. Erdgas wird durch Wärmeeinwirkung in Wasserstoff und Kohlendioxid (CO2) gespalten – das CO2 entweicht ungenutzt in die Atmosphäre und verstärkt so den Treibhauseffekt.
    • Blauer Wasserstoff: Grauer Wasserstoff, bei dem das CO2 gespeichert wird und so nicht in die Atmosphäre gelangt. Jedoch ist die Frage nach der Lagerung des gebundenen CO2 noch ungeklärt.
    • Türkiser Wasserstoff: Erdgas, ein fossiler Brennstoff, wird in einem thermischen Vorgang in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zersetzt. Der energetische Aufwand ist dabei sehr hoch, da für den Prozess hohe Temperaturen benötigt werden.
    • Grüner Wasserstoff: Wasser wird in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Das Herstellungsverfahren ist emissionslos und somit eine umweltfreundliche Möglichkeit der Wasserstoffgewinnung.


    Erzeugung von grünem Wasserstoff

    Grüner Wasserstoff entsteht durch die Aufspaltung von Wasser. Für diesen Prozess – genannt Elektrolyse – wird ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien wie Solarenergie und Windkraft genutzt. Diese elektrische Energie wird benötigt, um die Wassermoleküle in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufzuspalten. Das Ergebnis ist gasförmiger Wasserstoff, der Energie speichert. Der grüne Wasserstoff wird dadurch zum Energieträger und kann später in einer Brennstoffzelle wieder mit Sauerstoff zusammengeführt werden, um Energie zu erzeugen. Damit ist der gesamte Herstellungsprozess von grünem Wasserstoff CO2-neutral und emissionslos.

    Erzeugung von grünem Wasserstoff

    Grüner Wasserstoff ist vielseitig einsetzbar

    Derzeit ist grüner Wasserstoff vor allem eine Hoffnung für den industriellen Sektor. Dieser ist in Deutschland mit 23 Prozent – nach dem Energiesektor – der größte Verursacher von Treibhausgasen, weshalb es einen dringenden Handlungsbedarf gibt. Erste Versuche laufen in der Stahlerzeugung (Stahl wird u.a. bei Maschinen, Turbinen, für Stahlseile, Brücken und den Hochbau verwendet), in der grüner Wasserstoff zum Teil Kokskohle ersetzt, die für die Erhitzung der Materialien notwendig ist. In der Chemieindustrie und in der Raffinierung wird aktuell grauer Wasserstoff eingesetzt. Hier gibt es also bereits Nutzungsweisen von Wasserstoff und damit auch gute Voraussetzungen, um auf grünen Wasserstoff umzusteigen.

    Möglich wäre auch ein Einsatz von grünem Wasserstoff im Verkehr. Der Anteil an erzeugten Treibhausgasen liegt mit 21 Prozent nur knapp hinter dem industriellen Sektor. Spannend sind vor allem die Möglichkeiten von Power-to-x-Verfahren. „Power“ steht dabei für den Überschuss an Strom aus Sonnen- oder Windkraft und „x“ für die gewonnene Energieform.
    Shell Wasserstofftankstelle

    So kann im sogenannten Power-to-Fuel-Verfahren grüner Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge produziert werden. Das ist nicht nur für den Individualverkehr interessant. Auch LKWs, Sattelzugmaschinen, Züge oder Binnenschiffe, die zu den größten Verursachern von CO2-Emissionen gehören, könnten mit Wasserstoff fahren.

    In der dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung kann grüner Wasserstoff mittels des Power-to-Gas-Verfahrens eine klimafreundliche Alternative werden. Schon heute wird Wasserstoff bis zu etwa 10 Prozent in das Gasnetz eingespeist.


    Forscher haben die emissionsarme Zukunft im Blick

    Grüner Wasserstoff bietet als Energiespeicher und Energiequelle enorme Vorteile:

    • Er benötigt als Ausgangsstoff keine fossilen Brennstoffe und ist damit eine klimafreundliche Energiequelle.
    • Bei der Herstellung entstehen keine Treibhausgase.
    • Der Strom, der nicht ins Netz eingespeist werden kann, wird in Wasserstoffumgewandelt und so langfristig speicherbar.
    • Im Power-to-x-Verfahren kann aus grünem Wasserstoff klimafreundliches Brenngas (Power-to-Gas) oder synthetischer Kraftstoff (Power-to-Liquid) gewonnen werden.

    In Zukunft wird es immer mehr Power-to-x-Verfahren geben. Damit kann Strom die klimafreundliche Basis für die Produktion von Gas, Wärme und Treibstoff werden. Das Kopernikus-Projekt ENSURE forscht seit 2016 an den notwendigen Voraussetzungen für ein Energienetz, welches grünen Wasserstoff als Energieträger effizient nutzbar machen kann. Ab 2022 werden die ersten Anlagen im Realbetrieb getestet. Ein wichtiger Aspekt dabei: Inwieweit kann der gewonnene Strom in die Teile Deutschlands transportiert werden, in denen er benötigt wird? Hier kann der grüne Wasserstoff wiederum ein Teil der Lösung sein, weil er als Energiespeicher Strom haltbar – und transportierbar – macht.


    Stand heute: Grüner Wasserstoff in Deutschland

    Durch die drängenden Herausforderungen des Klimawandels ist Wasserstoff als wichtiger Teil der Energiewende für Industrie, Politik und Wirtschaft zunehmend interessant geworden. 2020 verabschiedete die Bundesregierung die Nationale Wasserstoffstrategie. Im Fokus steht die Entwicklung und Förderung von grünem Wasserstoff. Ziel der Strategie ist es, einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen der Pariser Klimaschutz-Ziele zu leisten. Gleichzeitig ist es ein Anliegen, den Technologiestandort Deutschland zu stärken, indem der Export von Wasserstoff-Technologien anvisiert wird.

    Die Effizienz in der Gewinnung von Wasserstoff liegt aktuell bei 60 Prozent. Durch die verstärkte Forschung wird sich die Effizienz in den kommenden Jahren noch enorm verbessern, sodass grüner Wasserstoff zu einem wesentlichen Energieträger in Industrie und Verkehr werden kann.

    Die International Energy Agency geht davon aus, dass die Kosten für grünen Wasserstoff bis 2030 um 30 Prozent sinken könnten. Voraussetzung ist, dass Strom aus erneuerbaren Energien in der Produktion kostengünstiger wird und grüner Wasserstoff eine größere energiepolitische Bedeutung erhält.

    Ähnlich positiv fällt der Ausblick für synthetische Kraftstoffe – also aus grünem Wasserstoff gewonnene Power Fuels – aus. Shell ist in einer gemeinsamen Studie mit dem Wuppertal Institut der Frage nachgegangen, wie Wasserstoff als Kraftstoff eingesetzt werden könnte. Ein Ergebnis: Laut Studienergebnissen würde ein Liter etwa 4,50 Euro kosten, 2030 hingegen wäre ein Preis von 2,29 Euro inkl. Steuern möglich.


    Grüner Wasserstoff – Der Energieträger der Zukunft?

    Grüner Wasserstoff hat nicht zuletzt wegen seiner vielseitigen Einsetzbarkeit und seiner klimafreundlichen Erzeugung enormes Potenzial, der Energieträger der Zukunft zu werden. Auch Shell treibt die Entwicklung des zukunftsweisenden Energieträgers voran. So gibt es bereits Wasserstoff an Shell Stationen und im Shell Energy and Chemicals Park Rheinland entsteht aktuell die weltweit größte PEM-Wasserstoffelektrolyse. Im Januar 2021 haben Shell, Mitsubishi Heavy Industries, Vattenfall und die kommunale Wärme Hamburg beschlossen, im Kraftwerksstandort Hamburg-Moorburg schon bald Wasserstoff aus Wind- und Solarkraft zu erzeugen.

    Die Gewinnung und Förderung von Strom aus erneuerbaren Energien ist die Basis für die Energiewende in Deutschland und den Umstieg auf grünen Wasserstoff. Werden Sie Teil des Wandels und setzen Sie mit den Tarifen von Shell Energy, die mit dem Qualitätssiegel RenewablePLUS die gesetzlichen Anforderungen an Strom aus erneuerbaren Energien übertreffen, schon heute auf eine nachhaltige Energieversorgung für Ihr Zuhause.

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