Grüner Wasserstoff

Sicher versorgt mit grüner Energie

Durch Elektrolyse kann Wasserstoff klimaneutral erzeugt werden. Dazu wird Strom aus erneuerbaren Quellen, wie z. B. Wind oder Sonne, genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Der so erzeugte CO₂-freie Wasserstoff ist gasförmig und kann in die bestehende Gas-Infrastruktur eingespeist werden. So wird überschüssige erneuerbare Energie, die bei Erzeugung nicht im Stromnetz benötigt wird, in Form von grünem Wasserstoff nicht nur speicherbar, sondern kann zu den Verbraucher:innen transportiert und zur Wärme- und Stromerzeugung, in der Industrie und im Verkehrssektor verwendet werden.

Herstellung: Wie wird grüner Wasserstoff erzeugt?

Die Technologie wird als Power-to-Gas, also Strom-zu-Gas, bezeichnet. Sie löst eine der großen Aufgaben der Energiewende: Wie kann überschüssiger Ökostrom in großen Mengen gespeichert werden? Im Jahr 2020 fielen mehr als 6.000 Gigawatt ungenutzter Ökostrom an – eine Menge, mit der eine Stadt wie Berlin 6 Monate mit Energie versorgt werden könnte. Durch die Umwandlung in das grüne Gas Wasserstoff könnte die bisher nicht genutzte Energie aus Erneuerbaren in das Gas-Netz eingespeist und gespeichert werden.

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In den vergangenen Jahren wurden erhebliche Investitionen in die Erforschung und Weiterentwicklung zur effizienten Erzeugung von grünem Wasserstoff getätigt. Mit Erfolg: In aktuellen Forschungsprojekten weisen Wasserstoff-Elektrolyseure bereits einen Wirkungsgrad von 95 Prozent auf. So kann die Dekarbonisierung beschleunigt und grüner Wasserstoff schnell marktfähig gemacht werden.

Hocheffizienz-Elektrolyseur

Brandenburg: Gas aus Windstrom

Der Energiekonzern Uniper hat bereits vor Jahren bewiesen, dass Wasserstoff aus erneuerbaren Energien funktioniert. Im brandenburgischen Falkenhagen wurde 2013 die international erste Demonstrationsanlage zur Speicherung von Windstrom im Erdgasnetz errichtet. Der Strom aus der Windkraftanlage wird in einem Elektrolyseprozess in rund 360 Nm³/h Wasserstoff umgewandelt, der in das Ferngasnetz eingespeist werden kann.

Pilotanlage Falkenhagen

Nordsee: Wasserstoff aus Offshore-Wind

Das Projekt AquaVentus bietet von Helgoland aus hinaus in die Deutsche Bucht ein optimales und skalierbares Projekt, um die deutschen und europäischen Klimaziele zu erreichen. 10 Gigawatt Erzeugungsleistung für grünen Wasserstoff aus Offshore-Windenergie bis zum Jahr 2035. Führende Unternehmen, Forschungsinstitute und Verbände entlang der gesamten Wertschöpfungskette ebnen mit AquaVentus den Weg, die Wirtschaft schnell und umweltfreundlich jährlich mit einer Million Tonnen grünem Wasserstoff aus der Nordsee zu versorgen.

AquaVentus

Zehn Gigawatt an Elektrolyseleistung für grünen Wasserstoff bis 2030

Bis 2030 soll die Wasserstoffproduktion in Deutschland 10 Gigawatt installierte Leistung erreichen. Die Produktionskapazitäten entwickeln sich kontinuierlich. Allerdings ist ein deutlich stärkerer Ausbau notwendig, um das Ziel zu erreichen.

Im Jahr 2022 betrug die deutsche installierte Produktionsleistung für Wasserstoff 0,08 Gigawatt. Zahlreiche Projekte befinden sich in der Planungsphase. Bei entsprechender Umsetzung steigt die installierte Leistung auf 4,3 Gigawatt im Jahr 2030. Das bedeutet: Das Ziel der Bundesregierung (10 Gigawatt) würde mit den bislang projektierten Anlagen nicht erreicht.

Die installierte Elektrolyseleistung muss deutlich ausgebaut werden.

In absoluten Zahlen gab es 2022 rund 50 Power-to-Gas-Anlagen in Deutschland, die grünen Wasserstoff produzieren. Die meisten von ihnen sind Demonstrations- oder Forschungsanlagen. Andere sind aus Forschungsprojekten hervorgegangen. Vor allem größere Produktionsstätten sind derzeit noch in der Planung oder am Anfang der Bauphase. Deutschland braucht daher dringend einen Turbo, um die Wasserstoffwirtschaft in Gang zu bringen.

Expertenthema

H2 Global: Importe nötig

Um diesen zukünftig hohen Bedarf an Wasserstoff decken zu können, braucht es vor allem in der EU verlässliche Partner für die Gewinnung und den Transport von Wasserstoff sowie Kooperationen und Importstrukturen. Das biete auch die Chance zum Ausbau des EU-weiten Energie-Binnenmarktes und zur Kooperation mit sonnen- und windreichen Entwicklungsländern, die ein großes Potenzial im Bereich erneuerbarer Energien haben, heißt es in der nationalen Wasserstoffstrategie. Von ihnen könnte Deutschland den wertvollen grünen Wasserstoff importieren, um die eigene Produktion aufzustocken. Auch die Gas-Infrastruktur wird sich dafür wandeln müssen und ist Thema der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung. Aber auch eine größtmögliche Vielfalt in der Wasserstofferzeugung ist notwendig, um z. B. den CO₂-Ausstoß der Industrie so schnell wie möglich zu reduzieren. Um den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen, müssen auch andere CO2-arme Herstellungsprozesse von Wasserstoff genutzt werden. Zum Beispiel die Methanpyrolyse, türkiser Wasserstoff oder die Dampfreformierung in Verbindung mit CCS, sogenannter blauer Wasserstoff.

Chancen und Herausforderungen

Expertenthema

Türkiser Wasserstoff

CO₂ wird dauerhaft als festes Granulat gebunden.

Methan-Pyrolyse

Power-to-Gas

Strom zu Gas mit der Power-to-Gas-Technologie

Strom zu Gas

Blauer Wasserstoff

Wirtschaftliches Verfahren für Wasserstoff für die Industrie.

Dampfreformierung