Grün, grau, blau: Wie umweltfreundlich ist Wasserstoff?

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Wasserstoff gilt als Schlüsselenergie für eine klimaneutrale Zukunft. Je nach Herstellungsart werden verschiedene Farben unterschieden. Nur eine ist wirklich umweltfreundlich.

VON JENS VOSS

https://www.nationalgeographic.de/wissenschaft/2023/01/gruen-grau-b...

VERÖFFENTLICHT AM 12. JAN. 2023, 14:43 MEZ

Wasserstoff lässt sich grundsätzlich klimaneutral aus Wasser herstellen.

FOTO VON ADOBE STOCK

Er ist der Stoff, aus dem die klimaneutrale Zukunft bestehen soll. Dabei gibt es ihn in der Natur gar nicht in reiner Form. Wasserstoff kommt auf der Erde nur gebunden vor – meist als Wasser in Verbindung mit Sauerstoff. Aber auch unzählige andere Substanzen enthalten Wasserstoff, darunter viele Minerale, Gase und Erdöl. Deutschland will bis 2045 klimaneutral sein. Und Experten sind sich einig: Das geht nur mit Wasserstoff. Er lässt sich klimaneutral aus Wasser herstellen und das in beliebiger Menge.

Wasserstoff liefert Energie, wenn kein Wind weht und keine Sonne scheint. Als Ersatz für fossile Energieträger ist er wichtig, um den CO2-Ausstoß bei Verbrennungsprozessen in der Industrie zu senken. Bei der besonders energieintensiven Stahlproduktion soll er zum Beispiel die Kohle ersetzen. Auch die Chemieindustrie kann viele Produktionsschritte nur mit Wasserstoff klimaschonend gestalten. Und dort, wo Elektroantriebe nicht sinnvoll oder möglich sind, wie etwa bei Langstreckenflügen, sollen Flugzeuge mit Wasserstoff emissionsfrei fliegen.

Doch es gibt einen Haken. Die Herstellung von Wasserstoff ist sehr energieintensiv. Wasserstoff ist also nicht per se klimafreundlich. Bei der Produktion von so genanntem grauem Wasserstoff etwa gelangt CO2 in die Atmosphäre. Das verstärkt den Treibhauseffekt. Grüner Wasserstoff lässt sich dagegen klimaneutral herstellen. Er wird ausschließlich aus erneuerbaren Energien gewonnen. Daneben ist oft auch von blauem, türkisen und gelben Wasserstoff die Rede. Die Farben sind Ausdruck unterschiedlicher Herstellungsmethoden. Wasserstoff an sich ist ein farbloses Gas.

Wasserstoff: eine Farbenlehre 

Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse. Hierbei wird Wasser in seine beiden Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Den Strom hierfür liefern erneuerbare Energiequellen aus Wind, Wasser oder Sonne. Damit ist die Produktion von grünem Wasserstoff CO2-neutral.

Grauer Wasserstoff wird mit Hilfe von Wasserdampf aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas, Kohle oder Öl erzeugt. Dieses Verfahren nennt man Dampfreformierung. Dabei entsteht CO2, das in die Atmosphäre abgegeben wird. Grauer Wasserstoff ist deshalb nicht klimaneutral.

Blauer Wasserstoff entsteht wie grauer Wasserstoff durch Dampfreformierung. Das entstandene CO2 wird allerdings unterirdisch gespeichert (CCS-Technik – Carbon Capture and Storage). So gelangt es nicht in die Atmosphäre. Kritiker bemängeln aber, dass bei diesem Prozess viel Energie verbraucht und zudem sehr wohl ein Teil des CO2 sowie Methan freigesetzt werde.

Türkiser Wasserstoff ist das Produkt der so genannten Methanpyrolyse. Bei diesem thermischen Verfahren wird das Methan im Erdgas in Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten. Sofern der Kohlenstoff dauerhaft gespeichert wird, gilt türkiser Wasserstoff als CO2-neutral. Doch auch hier gibt es Bedenken von Umweltschützern: Methan gilt als hochaktives Treibhausgas. Bei der Förderung und beim Transport entweiche immer eine gewisse Menge davon.

Gelber, pinker und roter Wasserstoff wird ebenfalls aus Wasser durch Elektrolyse gewonnen. Gelber Wasserstoff wird aus einem Mix aus erneuerbaren Energien und fossilen Brennstoffen hergestellt. Roter oder pinker Wasserstoff stammt aus Kernenergie. Klimaschädliches CO₂ entsteht bei letzterem Verfahren nicht, allerdings radioaktiver Abfall, der sicher endgelagert werden muss.

Galerie: Energiewende - Vorbild Deutschland?

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Grüner Wasserstoff: Erdöl der Zukunft

Wirklich nachhaltig ist also nur der grüne Wasserstoff, der mit regenerativem Strom produziert wird. Als Abfallprodukt fällt lediglich Sauerstoff an. Laut Bundesregierung ist er unverzichtbar für die Energiewende: „Grüner Wasserstoff ist das Erdöl von morgen.“ Mit der nationalen Wasserstoffstrategie will der Bund die Entwicklung vorantrieben und das Land so „zu einem globalen Vorreiter bei grünem Wasserstoff“ machen.

Es gibt allerdings eine weiteren Haken. Bislang ist grüner Wasserstoff vergleichsweise teuer. Und es gibt noch viel zu wenig davon. Zum Beispiel, weil Deutschland die Energiewende jahrelang hat schleifen lassen, wie Kritiker bemängeln. Es fehlen Anlagen, um das vergleichsweise unkomplizierte Elektrolyseverfahren in industriellem Umfang zu realisieren. Außerdem gibt es hierzulande viel zu wenig Wind, Sonne und Platz, um den Bedarf selbst zu decken.

Wasserstoff aus der Wüste

Ein Großteil des grünen Wasserstoffs muss also aus dem Ausland kommen. Vor allem Afrika und Nahost sollen dabei eine Rolle spielen. Deutschland braucht die Wüsten der Welt für eine klimaneutrale Zukunft. Namibia etwa will zu einem weltweit führenden Produzenten von grünem Wasserstoff werden.

Das westafrikanische Land gilt als idealer Standort, um Wasserstoff aus Wind und Sonne zu produzieren. Im Dezember reiste Wirtschaftsminister Wolfgang Habeck deshalb nach Windhoek, um die Wirtschaftsbeziehungen auszubauen. Namibia könnte künftig Deutschlands wichtigster Lieferant für grünen Wasserstoff werden.