Wasserstoff (H2): Wissen kompakt

Wasserstoff ist ein chemisches Element, das in der Natur vorkommt, zum Beispiel in Kombination mit Sauerstoff-Atomen als Wasser (H₂O), aber auch in Biomasse oder Kohlenwasserstoffen wie Erdöl oder Erdgas. Das chemische Element wird mit H₂ abgekürzt. Wasserstoff ist das leichteste und zugleich das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Es besitzt eine sehr hohe Energiedichte: Ein Kilogramm Wasserstoff ist in etwa so energiereich wie drei Kilogramm Benzin oder Diesel.

Grüner Wasserstoff wird durch Elekrolyse von Wasser hergestellt, der Strom dafür kommt ausschließlich aus erneuerbaren Energien und ist somit CO₂-frei.

Grauer Wasserstoff hat als Ausgangsstoff einen fossilen Brennstoff. In den meisten Fällen wird Erdgas unter dem Einsatz von Hitze in Kohlenstoffdioxyd (CO₂) und Wasserstoff umgewandelt („Dampfreformierung“). Das CO₂ wird ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben, verstärkt so den Treibhauseffekt. Pro Tonne produziertem Wasserstoff entstehen zehn Tonnen CO₂.

Blauer Wasserstoff erfolgt durch die Speicherung (Carbon Capture and Storage / CCS) des in der Dampfreformierung entstandenen CO₂. Bilanziell wird diese Art der Produktion als CO₂-neutral betrachtet, da nichts in die Atmosphäre gelangt.

Türkiser Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan gewonnen („Methanpyrolyse“). Dabei entsteht fester Kohlenstoff. Nur wenn dieser dauerhaft gebunden wird und die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energien erfolgt, wird die Produktion als CO₂-neutral angesehen.

Erzeugung: Für eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (CO₂-neutral) muss in Zukunft die Erzeugung von „grünem“ Wasserstoff im industriellen Maßstab vorangetrieben werden. Diese erfolgt mittels Elektrolyse aus Wasser und Strom aus erneuerbaren Energien. Bei thermochemischen bzw. biologischen Konversionsverfahren aus Biomasse werden die kohlenstoffhaltigen Nebenprodukte gespeichert.

Logistik: Es gilt, den erzeugten Wasserstoff möglichst verlustfrei und günstig auch über weite Strecken von A nach B zu transportieren. Logistiktechnologien sollten daher bestehende Infrastrukturen wie Gaspipelines oder bestehende Tanklager, Tankfahrzeuge und Tankstellen nutzen. Die Kooperation von Partnern (Träger technologischer Expertise, Anlagenbauer, Kommunen, etc.), die Etablierung von Standards und eine internationale Zusammenarbeit ist entscheidend für belastbare Geschäftsmodelle von Wasserstoff-Nutzern.

Nutzung: Wasserstoff bietet attraktive Möglichkeiten für den Einsatz im Mobilitäts-, Industrie-, Wärme- und Stromsektor. In Deutschland können vor allem durch Anwendungen im Mobilitäts- und Industriesektor große CO2-Einsparpotenziale realisiert werden. Langfristig bestehen darüber hinaus große Potenziale im Gebäude- (Wärme) und Energiesektor (saisonale Speicherung).

Skalierung: Eine zukünftige Wasserstoff-Wirtschaft muss wirtschaftlich sein. Durch effizientere Serienfertigung und Fortschritte in spezifischen Produktionstechnologien kann ein Durchbruch gelingen. Daher ist der Auf- und Ausbau von Forschungs- und Entwicklungsinfrastrukturen strategisch von hoher Bedeutung. Entscheidend ist aber auch das Vertrauen auf den Absatz der Produkte. Dafür sind zentral: Die Identifizierung von Anwendungen, in denen der Einsatz von Wasserstoff schon heute nahe an der Wirtschaftlichkeit ist, und die Stimulierung der Nachfrage über großskaligen Einsatz von Produkten, z.B. im öffentlichen Sektor.

European Clean Hydrogen Alliance: Mit der Europäischen Allianz für sauberen Wasserstoff, die im Juli 2020 ins Leben gerufen wurde, soll eine Reihe tragfähiger Investitionsprojekte entlang der Wasserstoff-Wertschöpfungskette aufgebaut werden. Damit soll ein sauberer Wasserstoffmarkt geschaffen werden, der zum Wachstum beiträgt, Arbeitsplätze schafft und Treibhausgasemissionen reduziert. Die Europäische Allianz für sauberen Wasserstoff bringt die Industrie, nationale und lokale Behörden, die Zivilgesellschaft und andere Interessengruppen zusammen. Sie ist stark in der Wasserstoff-Wertschöpfungskette verankert und deckt erneuerbaren und kohlenstoffarmen Wasserstoff von der Produktion über den Transport bis hin zu Anwendungen in den Bereichen Mobilität, Industrie, Energie und Heizung ab.

Nationaler Wasserstoffrat: Der Nationale Wasserstoffrat (NWR) wurde von der Deutschen Bundesregierung berufen und handelt als unabhängiges, überparteiliches Beratungsgremium. Der Rat besteht aus 26 hochrangigen Expertinnen und Experten aus der Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft und wird durch die Leitstelle Nationale Wasserstoffstrategie (NWS) unterstützt. Mit der NWS, verabschiedet im Juni 2020, schafft die Bundesregierung einen Handlungsrahmen für die künftige Erzeugung, den Transport, die Nutzung und Weiterverwendung von Wasserstoff und damit für entsprechende Innovationen und Investitionen. Die Strategie definiert Schritte und Beiträge zur Erreichung der Klimaziele, zur Schaffung neuer Wertschöpfungsketten für die deutsche Wirtschaft und zur Weiterentwicklung der internationalen energiepolitischen Zusammenarbeit.

Wasserstoffbündnis Bayern: Die Vernetzungs-, Wissens- und Interessensplattform für mittlerweile über 170 Wasserstoffakteuren aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik in Bayern wurde im September 2019 gegründet. Die Bündnispartner tragen zur Stärkung und zum Ausbau der Technologiekompetenz Bayerns im Bereich innovativer Wasserstofftechnologien bei.

Zentrum Wasserstoff.Bayern (H2.B): Das Zentrum Wasserstoff.Bayern ist die zentrale Strategie- und Koordinationsstelle des Freistaat Bayern für wasserstoffbezogene Themen mit den Schwerpunkten Strategie- & Roadmapentwicklung, Demonstration & Analyse sowie Öffentlichkeitsarbeit & Vernetzung. Das H2.B koordiniert die Aktivitäten im Wasserstoffbündnis Bayern.

Hydrogen Dialogue: Der Hydrogen Dialogue der NürnbergMesse fand im Herbst 2020 als neue Plattform für die Wasserstoff-Gemeinschaft erstmals statt. Expertinnen und Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik stehen im Dialog mit hochkarätigen internationalen Speakern. Die Vorträge und Diskussionen bewegen sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit Blick auf nationale Strategien und die internationale Wasserstoffwirtschaft. Die Veranstaltung fördert zudem mit digitalen Tools das Netzwerken und die Interaktion der Teilnehmer. Ideeller Träger ist das Zentrum Wasserstoff.Bayern.