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Einleitung

Auf dieser Seite finden Sie Informationen rund um das Thema Wasserstoff. Neben zentralen Dokumenten wie der Nationalen Wasserstoffstrategie, der Fortschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie und den Berichten der Bundesregierung zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie liefern z.B. die „FAQ Wasserstoff“ Antworten auf häufig gestellte Fragen. Das Serviceangebot wird dabei stetig erweitert und verbessert werden.

Blasen im klaren Wasser

© iStock/smirkdingo

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FAQ Wasserstoff

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist ein chemisches Element wie z.B. Sauerstoff, Kohlenstoff oder Eisen. Es ist das leichteste und am häufigsten vorkommende Element im Universum. Auf der Erde kommt es vor allem im Wasser (H2O) vor, welches eine Verbindung von zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom ist.

Welche Rolle spielt Wasserstoff in der Energiewende?

Wasserstoff eignet sich hervorragend als Rohstoff für industrielle Prozesse, er kann jedoch auch als Energiespeicher und Brennstoff eingesetzt werden. Mit elektrischem Strom wird im Prozess der sogenannten „Elektrolyse“ Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Wasserstoff kann gespeichert und durch Pipelines oder in verflüssigter Form per Lkw oder Tanklastzug transportiert werden. In einer Brennstoffzelle kann Wasserstoff wieder mit Sauerstoff zu Wasser verbunden werden. Die dabei freigesetzte Energie kann zum Beispiel einen Elektromotor antreiben. Zudem ist Wasserstoff das Ausgangsprodukt für diverse Produkte im Chemie- und Verkehrsbereich. So kann er in andere (grüne) Gase wie E-Methan („Power-to-Gas“), in flüssige Energieträger wie Kraft- und Brennstoffe („Power-to-Liquids“) oder in chemische Grundstoffe für die Industrie („Power-to-Chemicals“) umgewandelt werden.

Was bedeuten die unterschiedlichen Farben von Wasserstoff?

Aktuell wird Wasserstoff hauptsächlich noch aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas gewonnen. Mit der sogenannten „Dampfreformierung“ wird Erdgas in Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid (CO2) umgewandelt. Das entstandene CO2 wird freigesetzt und trägt zum Treibhauseffekt bei. Der so produzierte Wasserstoff wird als „grauer“ Wasserstoff bezeichnet.

Wird Wasserstoff regenerativ hergestellt, zum Beispiel unter Nutzung von Strom aus Windkraft- oder Solaranlagen, werden dabei praktisch keine Treibhausgas-Emissionen verursacht. Der so produzierte Wasserstoff wird „grüner“ Wasserstoff genannt.

„Blauer“ Wasserstoff wird im gleichen Verfahren hergestellt wie grauer Wasserstoff. Das dabei anfallende CO2 wird jedoch nicht in die Atmosphäre entlassen, sondern größtenteils abgeschieden und unterirdisch - z.B. im Meeresboden oder alten salinen Aquiferen - gespeichert und trägt somit im Vergleich zu grauem Wasserstoff deutlich weniger zum Treibhauseffekt bei.

Auch „türkiser“ Wasserstoff wird aus Erdgas gewonnen, als Produkte entstehen jedoch nicht CO2 sondern reiner Kohlestoff (in fester Form) und Wasserstoff.

„Roter“ Wasserstoff wird wie grüner Wasserstoff durch das Elektrolyse-Verfahren gewonnen. Der benötigte Strom stammt hier aber nicht aus erneuerbaren Energien, sondern aus Kernenergie. „Oranger“ Wasserstoff wiederum wird auf Basis von Abfall- und Reststoffen erzeugt.

Dagegen wird elementar in der Erdkruste vorkommender Wasserstoff als „weißer“ Wasserstoff bezeichnet.

Wie kann Wasserstoff für Mobilität eingesetzt werden?

In Brennstoffzellen wird Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser verbunden, die dabei entstehende Energie treibt einen Elektromotor an. Zwar sind batteriebetriebene PKW erheblich energieeffizienter als Wasserstoff betriebene Autos, doch auch batterieelektrische Energiespeicher haben Nachteile: Akkus sind schwer, in der Herstellung nicht gerade umweltfreundlich und sie haben beim derzeitigen Stand der Technik, gerade bei schweren Fahrzeugen, keine große Reichweite. Daher sehen Expertinnen und Experten Potenzial für den Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen zunächst vor allem im Fern- und Schwerlastverkehr sowie im Luft- und Seeverkehr.

Daneben entwickelt sich insbesondere im Bereich des Luft- und Seeverkehrs eine Nachfrage nach klimaneutralen Treibstoffen, die durch Wasserstofffolgeprodukte (sog. „E-Fuels“) gedeckt werden kann. Diese können direkt oder nach Umrüstung in den bestehenden Fahrzeugen verwendet werden und ergänzen die Elektromobilität dort, wo diese (noch) nicht verfügbar ist.

Wie kann die Industrie Wasserstoff nutzen?

Schon jetzt spielt Wasserstoff in der chemischen Industrie eine wichtige Rolle, zum Beispiel bei der Produktion von synthetischen Kraftstoffen, Kunststoffen oder Dünger. Heute wird dort häufig noch grauer Wasserstoff verwendet. In Zukunft kann grüner Wasserstoff in diesen Bereichen und weiteren Feldern zum Einsatz kommen, etwa für die Gewinnung von Rohstoffen für die Chemieindustrie. Auch überall dort, wo die Industrie hohe Temperaturen benötigt, wie bei der Herstellung von Stahl, Glas oder Zement, ist Wasserstoff eine vielversprechende Option, um diese Produktionsverfahren emissionsärmer zu gestalten. In Pilotprojekten wird beispielsweise erforscht, wie Wasserstoff in der Stahlindustrie zur Direktreduktion von Eisenerz eingesetzt werden kann. Dieser Prozess erfolgt bislang mit Kohlekoks und verursacht sehr hohe Treibhausgasemissionen.

Kann Wasserstoff auch zum Heizen verwendet werden?

Grundsätzlich ist es möglich, Wasserstoff in Brennstoffzellen oder in Heizkesseln zum Heizen von Gebäuden zu nutzen. Unter welchen Bedingungen das für private Wohnhäuser, Unternehmen oder Gemeinden eine effiziente Technologie ist, wird weiter erforscht. Die Nutzung von Wasserstoff-Kesseln oder Wasserstoff-KWK-Anlagen kann, unter bestimmten Voraussetzungen, aber eine notwendige Technologieoption darstellen. Zur Versorgung von Gebäuden mit Wärme gibt es aber häufig auch andere klimafreundliche und zum Teil deutlich kostengünstigere Möglichkeiten, etwa Wärmepumpen, Geothermie oder Solarthermie.

Was ist Sektorkopplung und welche Rolle spielt der Wasserstoff dabei?

In der Vergangenheit wurden die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr weitgehend unabhängig voneinander betrachtet. Damit die Energiewende auch auf lange Sicht ein Erfolg wird, müssen wir aber nicht nur den Stromsektor auf erneuerbare Energien umstellen, sondern auch im Wärme- und Verkehrsbereich stärker auf die Erneuerbaren setzen. Hierbei kann die sogenannte „Sektorkopplung“ helfen. Darunter versteht man den Einsatz von erneuerbarem Strom, um in anderen Sektoren den Einsatz von fossilen Energieträgern zu reduzieren. Ein Beispiel ist der Einsatz von erneuerbarem Strom in Elektroautos oder zur Produktion von Wasserstoff, der dann z.B. eingesetzt wird, um klimafreundlich industrielle Prozesswärme zu erzeugen.

Wo soll der ganze Wasserstoff herkommen?

Die deutsche Industrie verfügt bei der Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff bereits über ein hohes technologisches Niveau. Allerdings ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien im Vergleich zu konventionellem, aus Erdgas hergestelltem „grauen“ Wasserstoff noch nicht wirtschaftlich. Zudem wird es nicht möglich sein, den enormen künftigen Wasserstoff-Bedarf rein über inländische Produktionskapazitäten bereitzustellen. Die NWS adressiert diese Herausforderungen mit verschiedenen Maßnahmen. Um die Preise zu senken, sollen Erzeugungsanlagen im industriellen Maßstab entwickelt und aufgebaut werden. Gleichzeitig wird ein zusätzlicher Aufbau von Erneuerbare-Energien-Anlagen vorgesehen. Darüber hinaus werden internationale Partnerschaften auf- und ausgebaut, um den Import von grünem Wasserstoff von europäischen Nachbarn oder aus sonnen- und windreichen außereuropäischen Ländern nach Deutschland sicherzustellen. Hierfür erarbeitet die Bundesregierung derzeit eine Importstrategie für Wasserstoff und dessen Derivate.

Zahlen & Fakten zu Wasserstoff

5,4
Symbolicon für Menschen

Millionen Arbeitsplätze
in der Wasserstoff-Industrie bis 2050 in Europa (Prognose)

800
Symbolicon für Geldscheine

Milliarden Euro Jahresumsatz
bis 2050 in Europa (Prognose)

9
Symbolicon für Geldscheine

Milliarden Euro für die Umsetzung
der NWS und den Aus- und Aufbau internationaler Wasserstoff-Partnerschaften

600
Symbolicon für Tortendiagramm

Milliarden Kubikmeter Wasserstoff
werden jährlich weltweit verbraucht, davon 99 Prozent in Industrie

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