Mit Wasserstoff in die Zukunft

Auf dem Gelände des ehemaligen Kernkraftwerks Lubmin in Mecklenburg-Vorpommern entsteht nun ein Wasserstoff-Industriepark. · Foto: © picture alliance / ZB/euroluftbild.de / aerofoto.team

Um den Hoffnungsträger in industriellem Maßstab zu erzeugen, sind Wasser und Ökostrom in großen Mengen nötig. Lubmin hat beides im Überfluss. Das Wasser liefert die Ostsee, den Strom Offshore-Windparks wie Wikinger und Windanker, deren Kabel auf dem Gemeindegebiet anlanden. Hinzu kommt ein bestens ausgebautes Stromnetz mit Umspannwerk. Denn bis zur Wende produzierte in Lubmin das größte Atomkraftwerk Ostdeutschlands Strom für die DDR. Es wurde 1990 abgeschaltet und befindet sich aktuell noch immer im Abriss, doch der Einspeisepunkt wird weiter in Betrieb bleiben. Das ehemalige Kraftwerksgelände dient heute als Industriegebiet.

Die ersten Parzellen auf dem Gelände sind bereits an Firmen aus der Wasserstoff-Branche vermietet. So plant das Rostocker Energieunternehmen H2APEX, für 300 Millionen Euro eine Großfabrik zur Produktion von grünem Wasserstoff zu errichten. In der ersten Ausbaustufe soll ab 2029 eine 100-Megawatt-Elektrolyse-Anlage, in der Wasser durch Zufuhr von elektrischer Energie in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird, jährlich bis zu 10.000 Tonnen des grünen Energieträgers ins Kernnetz einspeisen. Der weitere Ausbau der Fabrik, die als strategisch wichtiges Projekt von der EU im Rahmen des sogenannten IPCEI-Programms (IPCEI = Important Project of Common European Interest) anerkannt ist, sieht eine Elektrolyse-Kapazität von bis zu 600 Megawatt vor. Bis wann das der Fall sein soll, lässt die Firma allerdings offen.

Neben H2APEX will auch das Energieunternehmen Deutsche Regas in Lubmin eine Wasserstoff-Fabrik errichten. In der ersten Ausbaustufe soll die Großanlage 30.000 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr produzieren; in der zweiten bis zu 80.000 Tonnen. Zudem plant die Firma, das einstige Flüssigerdgas-Terminal im Lubminer Industriehafen für den Wasserstoff-Import aus Übersee umzurüsten. Das Terminal, das im Zuge des russischen Überfalls auf die Ukraine errichtet worden war, sollte eigentlich helfen, Deutschland unabhängig vom per Pipeline angelieferten Erdgas aus Russland zu machen, stellte jedoch nach nicht einmal eineinhalb Jahren den Betrieb ein.

Ammoniak für den Import

Nun soll die schwimmende Plattform genutzt werden, um per Schiff geliefertes, klimaneutral erzeugtes Ammoniak wieder in grünen Wasserstoff umzuwandeln. Ammoniak, ein giftiges, stechend riechendes, in Wasser lösliches Gas, ist ein sogenanntes Wasserstoff-Derivat, das entsteht, wenn Wasserstoff mit Stickstoff reagiert. Es verflüssigt sich bereits ab minus 33 Grad Celsius, reiner Wasserstoff dagegen erst bei minus 253 Grad Celsius. Weil Wasserstoff zudem hochexplosiv ist, landen ihn die Schiffe aus Übersee in Form von Ammoniak an, das in sogenannten Cracking-Anlagen unter Hitzezufuhr wieder in Wasserstoff und Stickstoff aufgespalten wird. Die in Lubmin geplante Anlage soll pro Jahr 30.000 Tonnen importierten Wasserstoff ins Kernnetz einspeisen.

Auch das ist voll und ganz im Sinne der Nationalen Wasserstoff-Strategie, die den Bedarf Deutschlands an grünem Wasserstoff für 2030 auf 95 bis 130 Terawattstunden schätzt. Eine Menge, deren Produktion die hierzulande mögliche Ökostrom-Kapazität sprengen würde. 50 bis 70 Prozent des benötigten Wasserstoffs sollen deshalb aus dem Ausland importiert werden. Bislang wurden Kooperationen mit 15 Nicht-EU-Ländern vereinbart, darunter Chile, Marokko, Ägypten, Kenia, Namibia, Kanada und Saudi-Arabien. Grüner Wasserstoff lässt sich am kostengünstigsten dort produzieren, wo Energie aus Sonne, Wind und Wasser im Überfluss verfügbar ist.

Optimal wäre es jedoch, den Wasserstoff direkt aus Europa zu beziehen. Diese Möglichkeit haben die Deutsche Energieagentur Dena und das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung in einer Studie analysiert. Demnach wäre Europa in der Lage, seinen künftigen Bedarf zu wettbewerbsfähigen Preisen fast vollständig aus heimischer Produktion zu decken und würde damit die europäische Industrie unabhängiger von Importen aus Drittstaaten machen.

In Pontpierre, im Nordosten Frankreichs, wird nach weißem Wasserstoff gebohrt. Die Beteiligten wollen herausfinden, wie sich natürlich vorkommender Wasserstoff am sinnvollsten ausbeuten lässt. · Foto: © Jean-Christophe VERHAEGEN / AFP via Getty Images

Wind-, wasser- und sonnenreiche Länder wie Norwegen, Spanien und Frankreich, deren Erzeugungspotenzial den Eigenbedarf bei Weitem übersteigt, könnten Länder mit Erzeugungsdefizit wie Deutschland oder die Niederlande per Pipeline mit grünem Wasserstoff beliefern. Ein europäisches Kernnetz, das fast vollständig aus umgenutzten Erdgasleitungen besteht, ließe sich laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen innerhalb weniger Jahre errichten. Teure Schiffstransporte aus Übersee könnten dann weitgehend entfallen.

Abnehmer gesucht

In Europa forcieren vor allem Deutschland, Frankreich, Großbritannien und Spanien den Aufbruch in die klimaneutrale Wasserstoff-Welt – mit Forschung, Fördergeld und konkreten Projekten. Wie es scheint, sind die Weichen für die Zukunft also gestellt. Doch es gibt ein Problem: „Was nützt ein Kernnetz, wenn es für grünen Wasserstoff keine Abnehmer gibt?“, bringt es Michael Sterner auf den Punkt. Der 48-jährige Niederbayer ist Professor für Energiespeicher und Energiesysteme an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg und Mitglied des Nationalen Wasserstoff-Rats. Dieses Expertengremium berät die Bundesregierung bei der Umsetzung ihrer Wasserstoff-Strategie.

Als der damalige Bundeswirtschaftsminister Peter Altmeier (CDU) vor sechs Jahren die Nationale Wasserstoff-Strategie vorstellte, herrschte in Politik und Wirtschaft noch Euphorie ob der Wunderwaffe gegen den Klimawandel. Mittlerweile hat sich jedoch Ernüchterung breitgemacht. So hat etwa der luxemburgische Stahlkonzern ArcelorMittal den Plan, seine beiden Werke in Deutschland bis 2050 mit grünem Wasserstoff klimaneutral zu stellen, im vergangenen Jahr ad acta gelegt. Die Begründung lautete schlicht: Eine CO2-freie Stahlproduktion sei derzeit wirtschaftlich nicht realisierbar. Bereits kassierte Subventionen in Höhe von 1,3 Milliarden Euro zahlt der Konzern zurück.

Nicht nur auf der Abnehmerseite hakt es, auch potenzielle Produzenten grünen Wasserstoffs machen reihenweise Rückzieher: So hat der norddeutsche Energieversorger EWE seine Pläne für den Bau eines 50-Megawatt-Elektrolyseurs in Bremen beerdigt. Desgleichen der ostdeutsche Braunkohlekonzern LEAG die Pläne für einen Elektrolyseur mit angeschlossenem Speicher im sächsischen Boxberg. Der Hochlauf der Wasserstoff-Wirtschaft entwickle sich weit schleppender als angenommen, begründet LEAG die Entscheidung.

Auch die Stromkonzerne RWE aus Essen und Uniper aus Düsseldorf haben geplante Investitionen in grünen Wasserstoff auf die lange Bank geschoben. Eine vom norwegischen Energieversorger Equinor geplante Wasserstoff-Leitung durch die Nordsee nach Deutschland ist ebenfalls abgesagt.

Politik bietet wenig Verlässlichkeit

Die Industrie sei verunsichert, stellt Michael Sterner fest: „Ein Betrieb stellt nur auf grünen Wasserstoff um, wenn er die Gewissheit hat, dass dies früher oder später auch alle anderen seiner Branche tun werden.“ Am politischen Willen, die nötigen Rahmenbedingungen zu schaffen, fehle es jedoch. Sterner spielt damit auch auf einen USA-Besuch von Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche (CDU) an, bei dem sie vor Vertretern der Öl- und Gasindustrie die Klimaziele der EU infrage gestellt hatte.

Die Karte zeigt den neuen Entwurf des Netzentwicklungsplans Gas und Wasserstoff 2025–2037/2045 der Bundesnetzagentur. Aufbauend auf dem existierenden Gasnetz wird das Wasserstoff-Kernnetz fortlaufend entwickelt, mit zeitlich gestaffelten Umstellungs- und Neubaumaßnahmen, die den künftigen Bedarf möglichst effizient decken sollen. · Foto: © Karte: Koordinierungsstelle für die integrierte Netzentwicklungsplanung für Gas und Wasserstoff / KO.NEP; Bearbeitung BDW

Auch der von Reiche vorgelegte Entwurf einer Kraftwerksstrategie ist nicht dazu angetan, das Vertrauen in die Klimaschutzbemühungen der Regierung zu mehren. Die Strategie sieht den Bau neuer Erdgaskraftwerke mit einer Gesamtleistung von rund zehn Gigawatt vor, die als Sicherheitsreserve bereitstehen und Strom ins Netz einspeisen sollen, wenn der Wind nicht weht und auch die Sonne nicht scheint. Sie sollen jedoch erst ab 2040 auf grünen Wasserstoff umgestellt werden – viel zu spät, um als Treiber des für 2030 angepeilten Markthochlaufs von Wasserstoff zu dienen.

Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) haben errechnet, dass der Anteil von Wasserstoff und seinen Derivaten am Gesamtenergieverbrauch im Jahre 2050 zwischen 9 und 26 Prozent betragen wird. Diese große Schwankungsbreite trägt dem Umstand Rechnung, dass für manche Wirtschaftszweige noch nicht endgültig entschieden ist, ob sie auf elektrischem oder wasserstoffbasiertem Wege klimaneutral werden sollen. Das betreffe vor allem Hochtemperatur-Prozesse, wie sie beispielsweise in der Glas- und Keramikindustrie üblich seien, erläutert PIK-Wissenschaftler Felix Schreyer: „Mit Wärmepumpen kommt man bis 400 Grad“, sagt er. „Bei Prozessen mit höheren Temperaturen ist noch unklar, ob Elektrifizierung oder der Einsatz von Wasserstoff die günstigere Lösung sein wird.“

Hochlauf mit Hindernissen

Das eigentliche Hemmnis für den Markthochlauf von grünem Wasserstoff sind allerdings die im Vergleich mit Erdgas zu hohen Preise. Das liegt vor allem daran, dass seine Produktion große Mengen Strom verschlingt. Strom ist in Deutschland jedoch teuer. Grüner Wasserstoff entsteht per Elektrolyse, bei der mit Strom aus erneuerbaren Quellen das Wassermolekül in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet wird. Die Wirkungsgrade moderner Elektrolyseure liegen knapp über 60 Prozent. Das heißt im Umkehrschluss: Über ein Drittel des hineingesteckten Stroms geht verloren. Elektrolyseure mit höheren Wirkungsgraden stecken noch in den Kinderschuhen, könnten jedoch eines Tages die Produktion verbilligen.

Ein weiteres Problem sind nach Einschätzung von Michael Sterner die strengen EU-Kriterien für die Produktion von grünem Wasserstoff, die unter anderem vorschreiben, dass der dafür genutzte Ökostrom aus neu gebauten Anlagen stammen muss. Hier sei mehr Pragmatismus vonnöten, fordert der Wissenschaftler: „Die EU-Kriterien verdoppeln den Preis.“ Er verweist auf ein Positionspapier des Wasserstoff-Rats, das dafür plädiert, die Regeln für grünen Wasserstoff in der Anfangsphase des Hochlaufs einfacher und flexibler zu gestalten.

Um dem Hochlauf ein wenig auf die Sprünge zu helfen, hat die Bundesregierung kürzlich ein Gesetz verabschiedet, das sogenannten blauen Wasserstoff dem grünen gleichstellt. Für blauen Wasserstoff werden Methan oder Erdgas per Dampfreformierung in Wasserstoff und CO2 zerlegt. Wird das CO2 abgespalten und unterirdisch in Endlager verpresst, nennt man ihn blauen Wasserstoff. Allerdings ist auch die blaue Version nicht zu 100 Prozent klimaneutral, da die Abscheidetechnik nur einen Teil des ausgasenden CO2 erfasst. Zudem ist noch unklar, wo CO2 in großen Mengen verpresst werden könnte. Gelangt das bei der Dampfreformierung entstehende CO2 hingegen in die Atmosphäre, spricht man von grauem Wasserstoff. Da dieser Prozess relativ viel Energie benötigt, ist er klimapolitisch in großem Maßstab nicht sinnvoll.

Weißer Wasserstoff als neue Quelle

Erst vor Kurzem ist weißer Wasserstoff, der aus natürlichen Quellen stammt, in den Mittelpunkt des Interesses gerückt ist. Dass es in den Tiefen der Erde auch Wasserstoff gibt, weiß man eigentlich schon seit Jahrzehnten, doch praktische Folgen hatte diese Erkenntnis lange nicht. Die erste natürliche Lagerstätte wurde 1987 im westafrikanischen Mali bei Bohrarbeiten für einen Tiefbrunnen in der Nähe des Dorfes Bourakebougou entdeckt.

Als sich einer der Arbeiter, eine brennende Zigarette im Mund, über das Bohrloch beugte, explodierte der Brunnen. Der Bohrmeißel war auf ein unterirdisches Reservoir gestoßen, aus dem Wasserstoff-Gas nach oben strömte. Der Mann kam mit Verbrennungen davon, das Bohrloch wurde zunächst verschlossen und bald vergessen. Erst 25 Jahre später öffnete das malische Energieunternehmen Petroma das Bohrloch wieder, stieß auf Wasserstoff mit einer Reinheit von 98 Prozent und betreibt damit bis heute ein Kraftwerk, welches das Dorf mit Strom versorgt.

Die Entdeckung löste weltweit Goldgräberstimmung aus. Weitere Vorkommen natürlichen Wasserstoffs fanden sich unter anderem in Albanien, Kanada und der Türkei. Besonderes Aufsehen erregte 2023 ein Fund in Frankreich, den Geowissenschaftler bei der Suche nach Methan machten: In einer stillgelegten Kohlemine in Lothringen stießen sie statt auf Methan auf ein riesiges Wasserstoff-Reservoir, dessen Potenzial sie auf 250 Millionen Tonnen schätzen. Das wäre das Doppelte der Menge, die weltweit pro Jahr mit den unterschiedlichsten Verfahren erzeugt wird. Sollten weitere Untersuchungen diese Schätzung bestätigen, will das Energieunternehmen Francaise de l’Energie 2028 mit der Förderung beginnen.

PIK-Wissenschaftler Felix Schreyer schätzt das Potenzial natürlichen Wasserstoffs für die Energiewende jedoch als eher begrenzt ein. „Die Vorkommen sind zu klein oder zu schwer erreichbar, um einen nennenswerten Beitrag zu leisten“, argumentiert er. „Zudem ist die Förderung technisch komplex.“ Und bei entlegenen Förderstätten könnte vor allem der Abtransport des geförderten Wasserstoffs teuer werden, führt der Wissenschaftler aus. „Letztlich wissen wir aber noch zu wenig über weißen Wasserstoff.“

Die weltweite Suche nach weiteren Lagerstätten natürlichen Wasserstoffs läuft auf Hochtouren: Bohrungen werden durchgeführt oder vorbereitet, Lizenzen für die Ausbeutung vergeben. In Europa findet sich das größte Potenzial in den Zentralalpen, in den westlichen Pyrenäen und in der Sierra Nevada in Spanien. Manche Experten vergleichen den aktuellen Stand der Wasserstoff-Förderung mit der Zeit unmittelbar vor dem Ölrausch Mitte des 19. Jahrhunderts. Ein Erdölfund in Pennsylvania verhalf der neuen Industrie zum Aufstieg. Mit dem Unterschied, dass damals auf gut Glück gebohrt wurde, heute jedoch KI-basierte Untergrundmodelle dem Glück auf die Sprünge helfen. ■

Hartmut Netz
glaubt trotz aktuell schwieriger Rahmenbedingungen für den Wasserstoff-Hochlauf weiterhin an eine klimaneutrale Zukunft.

Foto: © BDW-Grafik / Ricardo Rio Ribero Martins; Quelle: Odenweller, A., Ueckerdt, F. The green hydrogen ambition and implementation gap. Nat Energy 10, 110–123 (2025)

© BDW-Grafik / Ricardo Rio Ribero Martins; Quelle: Odenweller, A., Ueckerdt, F. The green hydrogen ambition and implementation gap. Nat Energy 10, 110–123 (2025)

Grüner WasserstoffDiskrepanz zwischen Plan und Realität

In den letzten Jahren wurden immer wieder optimistische Einschätzungen abgegeben, wie sich Projekte zum grünen Wasserstoff entwickeln werden. Die tatsächlich realisierten Projekte hinken den Plänen jedoch deutlich hinterher.

Grüner Wasserstoff für den Klimaschutz

Grüner Wasserstoff, hergestellt aus erneuerbaren Energien, gilt als Allzweckwaffe für den Klimaschutz.
Er dient als Langzeitspeicher für überschüssigen Wind- und Solarstrom und mit seiner Hilfe sollen Industriezweige klimaneutral werden, die sich nur schwer bis gar nicht auf Ökostrom umstellen lassen.

Ohne Wasserstoff können weder die Stahl- noch die Chemieindustrie CO2-frei produzieren. Stahlwerke benötigen Wasserstoff, um per Direktreduktion sogenannten Eisenschwamm herzustellen und diesen in Lichtbogenöfen zu Stahl zu veredeln. Kohlebetriebene Hochöfen wären damit überflüssig.

Chemiefabriken benötigen Wasserstoff als Ausgangsstoff für Ammoniak und Methanol. Diese Grundchemikalien lassen sich auch besser langfristig lagern als Wasserstoff. Sie dienen zur Produktion von Kunststoffen, Kraftstoffen, Kältemitteln und Stickstoffdünger. Bislang werden alle diese Produkte im Wesentlichen aus Erdgas hergestellt. Zudem sollen Wasserstoff und seine Derivate künftig Schweröl, Schiffsdiesel und fossiles Kerosin im Flug- und Schiffsverkehr ersetzen.