Arbeitswelten

Der überschätzte Hoffnungsträger

Der Einsatz von Wasserstoff wird nicht sehr schnell eine große Rolle spielen. Darüber, wie es langfristig aussieht, herrscht noch große Unsicherheit. Am besten sollte er da eingesetzt werden, wo Elektrizität kaum hilft: Bei der Dünger- und Stahlherstellung, für die Schifffahrt und im Flugverkehr

Von Steven Hanke

Wasserstoff ist gefühlt in aller Munde. SPD, Grüne und FDP beispielsweise diskutieren in ihren Koalitionsverhandlungen momentan, ob synthetisch hergestellte Brennstoffe („E-Fuels“) aus klimaneutralem Wasserstoff und CO2 ab 2030 in Pkws und Gasheizungen zum Einsatz kommen sollen.

Die Antwort darauf entscheidet darüber, ob sich das von den Grünen geforderte Verbot neuer Verbrennungsmotoren und Gasheizungen womöglich verschieben, wenn nicht sogar abblasen lässt.

Das ist aber Zukunftsmusik. Bis auf weiteres wird Wasserstoff praktisch kaum genutzt werden. Für die Energieversorgung hat das häufigste chemische Element im Universum, das hoch brennbar ist und mittels Elektrolyseuren aus Wasser hergestellt werden kann, noch keinerlei Bedeutung. Aus Effizienz- und Kostengründen liegt der politische Fokus vorerst auf Ökostrom, Elektroautos und elektrisch betriebenen Wärmepumpen. Für die Zeit bis 2030 sind sich Politik und Wissenschaft weitestgehend einig, dass Wasserstoff und seine Folgeprodukte zwischen Null und maximal 3,5 Prozent des Energie- und Grundstoffbedarfs in der EU decken werden. Nur ein Prozent hieße, dass der Wasserstoff-Markthochlauf in dieser Dekade doppelt so schnell gelingen müsste wie bei Windkraft und ähnlich schnell wie bei Photovoltaik.

Wie es nach 2030 weitergeht ist offen, die Bandbreite möglicher Entwicklungen enorm. Doch auch die Langfrist-Prognosen stimmen darin überein, dass Wasserstoff und synthetische Brennstoffe nicht über eine Schwelle hinauskommen werden: Ihr Anteil an der Endenergienachfrage wird bis 2045 auf zehn bis höchstens 35 Prozent steigen, zeigt ein neues Positionspapier, das sechs Forschungsinstitute unter Federführung des PIK aus Potsdam veröffentlicht haben. Im Rahmen des vom Bundesforschungsministeriums geförderten Kopernikus-Projekts „Ariadne“ untersuchten sie die fünf großen Studien („Big 5"“), die in diesem Jahr erschienen und zum Teil ganz unterschiedliche Wege zu einem klimaneutralen Deutschland bis 2045 aufzeigen.

Wasserstoff und E-Fuels sind den Ariadne-Forscher zufolge also „weit davon entfernt, die bisherige Nutzung fossiler Brennstoffe universell zu ersetzen“. Die Grundherausforderung für Wasserstoff-Anwendungen ist in allen Fällen immer: Die Elektrolyse ist aufwändig, der Wirkungsgrad, also der Energieerhalt, liegt nur bei grob drei Viertel. In einem weiteren Schritt und mit zusätzlichem Energieverlust können schließlich E-Fuels produziert werden.

Welche Rolle sie künftig spielen, werde durch Nachfrage und Angebot bestimmt. Die Nachfrage hängt vor allem davon ab, inwieweit sich die Sektoren Wärme, Verkehr und Industrie elektrifizieren lassen oder weiter auf Gasmoleküle angewiesen bleiben. Für das Angebot ist entscheidend, ob der Wasserstoff nicht nur aus erneuerbaren Energien erzeugt wird, sondern auch aus Erdgas, wobei das dabei anfallende CO2 unterirdisch gespeichert werden müsste. Diese CCS-Technologie ist innerhalb Deutschlands vor einigen Jahren verboten worden, ein Export des Klimagases steht politisch zur Debatte. Das wird die nächste Bundesregierung entscheiden müssen.

Über eine bestimmte
Schwelle geht es laut
Prognosen nicht hinaus“

Wegen der vielen technischen und ökonomischen Unwägbarkeiten kommen die Big-5-Studien mit insgesamt 22 Szenarien zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Die einen Szenarien rechnen mit einem fokussierten Einsatz von Wasserstoff und E-Fuels in wenigen Bereichen, die anderen mit einem breiten. Die einen schließen „blauen Wasserstoff“ (Erdgas mit CCS) aus, die anderen nicht. Die vier Positionen lassen sich im Wesentlichen zu zwei zusammenfassen: Auf der einen Seite Fokussierung und ausschließlich grüner Wasserstoff, auf der anderen ein breites Anwendungsspektrums dank grünem plus blauem Wasserstoff.

Letzteres gilt für die Klimapfade-Studie des Industrieverbands BDI und die Dena-Leitstudie. Dagegen plädierte die Stiftung Agora Energiewende in ihrer Untersuchung zwar für eine „blaue Brücke“, aber zugleich die klare Fokussierung. Die Studie des Ariadne-Konsortiums und die Langfristszenarien im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums wiederum würden die „konkurrierenden Leitbilder“ beziehungsweise „harten Konfliktlinien“ in der öffentlichen Wasserstoff-Debatte explizit aufnehmen und in verschiedene Szenarien mit unterschiedlichen technologischen Schwerpunkten übersetzen.

Einen Ausschluss von blauem Wasserstoff fordert keine der großen fünf Studien. Das übernehmen andere, etwa das Umweltbundesamt, der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU), der Deutsche Naturschutzring oder die Klima-Allianz diverser Verbände und NGOs. Welche Schlussfolgerungen ergeben sich daraus nun für die Politik? Die Ariadne-Forscher warnen zunächst einmal vor zu viel Aktionismus oder eine Vor-Festlegung.

Welcher schmale Pfad am Ende gangbar sei, werde sich erst mit der Zeit herauskristallisieren. Sich schon jetzt auf einen festzulegen würde das Erreichen der Klimaziele gefährden. Die große Bandbreite an Szenarien sollte nicht als technologischer oder politscher Spielraum fehlinterpretiert werden.

Um die neue Bundesregierung „durch den von Unsicherheiten geprägten Szenarienraum zu navigieren“ empfiehlt das Papier fünf Eckpunkte einer anpassungsfähigen Wasserstoffstrategie. Dazu gehöre allen voran, das Angebot (vor allem den Import) durch gezielte regulatorische Maßnahmen und Förderungen dringend und mit Nachdruck zu entwickeln. Damit steige die Wahrscheinlichkeit, dass zumindest die unbedingt notwendigen Mengen langfristig verfügbar sind. Der Anstieg der CO2-Preise auf voraussichtlich 200 Euro je Tonne im Jahr 2030 allein reiche nicht aus, um grünem Wasserstoff zur Wettbewerbsfähigkeit zu verhelfen. Dafür bräuchte es schon Preise um die 500 Euro. Wasserstoff sollte prioritär den „No-Regret-Anwendungen“ vorbehalten bleiben, in denen eine direkte Elektrisierung nicht möglich sei. Dazu zählen die Forscher Industrieanwendungen wie Dünger oder Stahl, Langstrecken-Flieger und Schiffe.

Regulierung und Förderung sollten umfassend hierarchisiert werden. Im Lichte neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse könne schrittweise über eine Verbreiterung des Wasserstoff-Einsatzes entschieden werden. Der Wechsel zu E-Fuels wäre dabei auch nach 2035 für den Restbestand an Verbrennungstechnologien kurzfristig noch möglich. Wenn von Vorhinein eine breite Verfügbarkeit angenommen werde, sich die Erwartungen aber nicht erfüllen, drohten ein fossiler Lock-in durch Erdgas, hohe Kosten und ein Verfehlen der Klimaziele. Die Ampel-Parteien sollten es gehört haben.

Erschienen im Tagesspiegel am 17.11.2021