Knapp und teuer – Wasserstoff ist (vereinzelt) alternativlos, aber nicht das „neue Öl“. Möglichkeiten und Grenzen des Wasserstoffs auf dem Wärmemarkt.

Gastautor Portrait

Prof. Dr. Claudia Kemfert

Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung Berlin

Prof. Dr. Claudia Kemfert leitet seit April 2004 die Abteilung Energie, Verkehr, Umwelt am Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin) und ist seit April 2009 Professorin für Energieökonomie und Nachhaltigkeit an der Hertie School of Governance (HSoG). Sie ist eine mehrfach ausgezeichnete Spitzenforscherin und gefragte Expertin für Politik und Medien. Zuletzt erhielt sie den Deutschen Solarpreis sowie den Adam-Smith-Preis für Marktwirtschaftliche Umweltpolitik. Ihr neustes Buch „Das fossile Imperium schlägt zurück – Warum wir die Energiewende verteidigen müssen“ erschien im April 2017.

weiterlesen
21. Februar 2022

Insgesamt wird grüner Wasserstoff jedoch auf absehbare Zeit knapp bleiben – der «Champagner unter den Energieträgern».

Prof. Dr. Claudia Kemfert

Keine Frage: Wasserstoff kann und wird eine wichtige Rolle für den Klimaschutz spielen. In einigen Bereichen gibt es schlichtweg kaum Alternativen zum Einsatz von Wasserstoff, wenn man Treibhausgasemissionen vermeiden will. In der Stahl- und Chemieindustrie wird – das ist weitgehend unstrittig – Wasserstoff zum Einsatz kommen,  ebenso wie in der internationalen Luft- und Schifffahrt Wasserstoff-basierte Kraftstoffe notwendig sein werden. Auch als saisonaler Speicher im Stromsystem wird Wasserstoff mittelfristig eine wichtige Rolle spielen.

Die Frage aber ist, ob Wasserstoff mehr sein kann als ein Nischenkraftstoff. Manche träumen davon und einige behaupten es sogar, dass Wasserstoff „das neue Öl“ sein könne und in vielen Bereichen als Ersatz fossile Energieträger breit zum Einsatz kommen könne, etwa für Autos oder Heizungen. Hier allerdings gibt es – anders als bei den zuvor genannten Branchen – durchaus Alternativen. Und wie so oft ist das Bessere der größte Feind des Guten. Denn selbst wenn bereits vereinzelt Wasserstoffautos durch die Städte fahren, stehen sie im harten Wettbewerb mit konkurrierenden Angeboten. Dasselbe gilt beim Beheizen von Gebäuden. Und da ziehen sie schnell den Kürzeren. Inwiefern?

Um grünen Wasserstoff herzustellen, sind große Mengen an erneuerbaren Energien erforderlich. Per Elektrolyse kann Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Bei aktuellen Wirkungsgraden geht dabei rund ein Drittel der eingesetzten Primärenergie verloren. Daher werden 1,5 kWh Strom benötigt, um 1 kWh grünen Wasserstoff zu produzieren. Die Wasserstoffherstellung ist also durch den Bedarf an zusätzlichen erneuerbaren Energien flächenintensiv – und in Deutschland sind Flächen für erneuerbare Energien bereits heute knapp.

Deswegen wird mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Import von Wasserstoff nötig sein. Selbst wenn die Energie primär aus dem europäischen Ausland käme, ist der Transport aufwändig und also teuer. Zwar gibt es natürlich noch Unsicherheiten ob der Kostenabschätzung, trotzdem ist nach heutigem Stand nicht davon auszugehen, dass außereuropäische Importe von Wasserstoff in der Breite wettbewerbsfähig sind. Bei Wasserstoff-basierten Folgeprodukten wie synthetischem Kerosin können wind- und sonnenreiche Länder ihren Vorteil dagegen eher ausspielen. Insgesamt wird grüner Wasserstoff jedoch auf absehbare Zeit knapp bleiben – der „Champagner unter den Energieträgern“.

Mythos blauer Wasserstoff

Immer wieder ist die Rede von sogenanntem „blauen Wasserstoff“ – also Wasserstoff, der aus Erdgas hergestellt wird. Oft wird dabei behauptet, dass im Prozess entstehende CO2 könne aufgefangen und unterirdisch eingelagert. Das stimmt, aber eben nur teilweise. Denn ein Teil des im Prozess entstehenden CO2 wird dennoch freigesetzt. Auch die Methanemissionen fallen bei der dabei notwendigen Erdgasförderung und dessen Transport weiterhin an. Blauer Wasserstoff ist also – entgegen allen Unkenrufen – keineswegs „klimaneutral“. Von den Risiken für Umwelt und Gesundheit bei der CO2-Einlagerung mal ganz abgesehen, ist blauer Wasserstoff also keine umweltfreundliche und nachhaltige Option.

Wer blauen Wasserstoff zumindest als „Brückentechnologie“ für geeignet hält, wird ebenfalls enttäuscht. Kurzfristig ist blauer Wasserstoff nämlich gar nicht verfügbar. Es müsste erst die Infrastruktur für Transport und CO2 -Einlagerung geschaffen werden.

Angesichts dieser Faktenlage empfiehlt der SRU, von vorneherein alle Anstrengungen beim Markthochlauf auf grünen Wasserstoff zu konzentrieren, also auf Wasserstoff, der ausschließlich auf Basis Erneuerbarer Energien produziert wird.

Wasserstoff-Heizung: fünfmal so hoher Primärenergiebedarf

Um Gebäude zu beheizen, gibt es bereits heute – als umweltfreundliche Alternativen zu dem leider noch breiten Bestand an Öl- und Gasheizungen –gut erprobte Lösungen. Im Wettbewerb mit elektrischen Wärmepumpen sind Heizungen aus Wasserstoff in Brennstoffzellen oder in Brennwertkesseln deutlich unterlegen: Eine Wasserstoff-Heizung hat einen rund fünfmal so hohen Primärenergiebedarf wie eine Wärmepumpe. Das bedeutet nicht nur deutlich höhere Kosten, sondern auch zusätzliche Flächen- und Materialbedarfe für erneuerbare Energien – und damit Umweltauswirkungen.

Derzeit ist der Energieverbrauch im Gebäudesektor viel zu hoch, nicht weil es bei uns andere Temperaturen herrschen, sondern weil wir zu viel Energie verschwenden. Darauf muss sich eine „Wärmewende“ konzentrieren. Durch die energetische Sanierung von Gebäuden könnten wir erhebliche Mengen Energie sparen. Außerdem brauchen wir einen schnelleren Ausbau regenerativer Wärmenetze und die Nutzung industrieller Abwärme in Städten und Dörfern. Wichtig ist auch die zügige Dekarbonisierung der großen Fernwärmenetze. In diesem Zusammenhang werden regenerative Einzelheizungen benötigt, vor allem dort, wo Wärmenetze keinen Sinn machen, weil zu wenig Wärme verbraucht wird.

Wasserstoff-Heizung: zusätzliche Verteilnetze

Die flächendeckende Umstellung auf Wasserstoff würde die gesamte Bevölkerung treffen und die Kosten für den Infrastrukturaufbau müssten von der Allgemeinheit getragen werden.

Prof. Dr. Claudia Kemfert

Zur Lösung dieser Herausforderungen trägt Wasserstoff nicht bei. Im Gegenteil: Um Wasserstoff in Gebäuden einzusetzen, bräuchte es zusätzliche Verteilnetze für Wasserstoff. Weder bestehende Gasnetze noch vorhandene Heizkessel können unmittelbar genutzt werden, sondern müssen umgerüstet oder ausgetauscht werden. Einen Vorgeschmack, was ein Wechsel zu Wasserstoff bedeuten würde, gibt derzeit die noch bis 2030 laufende „Marktraumumstellung“, bei der in einzelnen Netzgebieten Deutschlands das transportierte Erdgas von L-Gas durch H-Gas ersetzt wird. Jeder vierte Haushalt ist betroffen. Schon seit 2017 wird den Endverbrauchern mit den Netzentgelten eine zusätzliche „Marktraumumstellungsumlage“ in Rechnung gestellt.

Die flächendeckende Umstellung auf Wasserstoff würde die gesamte Bevölkerung treffen und die Kosten für den Infrastrukturaufbau müssten von der Allgemeinheit getragen werden. Für solch einen großflächigen Einsatz von Wasserstoff in Heizungen von Einzelgebäuden bedarf es also einer politischen Entscheidung, für die nur schwer Mehrheiten zu finden sein dürften. Es wäre zudem eine Entscheidung für eine Technologie, die auch langfristig nicht zu sinkenden Heizkosten in Privathaushalten führt. Denn wer will schon mit Champagner heizen, wenn es auch mit Brause ginge?

Wer will schon mit Champagner heizen, wenn es auch mit Brause ginge?

Sonne und Wind sind bereits heute kostengünstig sprudelnde Energiequellen. Die Stromnetze für erneuerbare Energien sind vorhanden und ließen sich vergleichsweise unaufwändig in der Fläche für den Gebäudebereich zum Einsatz bringen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Wasserstoff ist auf absehbare Zeit ein knapper Energieträger, für den es wenige sinnvolle Einsatzmöglichkeiten gibt, aber dort im Grunde alternativlos. Investieren wir an falscher Stelle in Wasserstoff, knebeln falsche Pfadabhängigkeiten die Wirtschaft, führen teure „Lock-ins“ zu Wechselbarrieren für Verbraucher und hebeln damit den Marktwettbewerb aus. Solche Investitionen tragen somit nicht zur Energiewende bei, sondern verhindern sie. Klimaschutz adé!

Deswegen sollten wir in den kommenden Jahren alle Anstrengungen und finanzielle Mittel auf das Wesentliche konzentrieren, nämlich:

  1. Fokus auf grünen Wasserstoff, zügige Kostensenkungen und einen massiven Ausbau der erneuerbaren Energien.
  2. Pfadabhängigkeiten, Lock-ins und Fehlinvestitionen vermeiden.
  3. Grünen Wasserstoff zielgenau da einsetzen, wo es keine effizientere und preiswertere Möglichkeit gibt.

Nur grüner Wasserstoff ist wirklich klimaschonend. Die Herstellung von grünem Wasserstoff ist energie-, kosten- und zeitintensiv. Insbesondere bei der Wärmewende gibt es effizientere, preiswertere und schnellere Alternativen. Wir sollten grünen Wasserstoff nicht verschwenden, sondern den kostbaren Energieträger dort einsetzen, wo er benötigt wird. Und dies ist nicht im Gebäudebereich.

Diskutieren Sie mit

    Reinhard Stich

    vor 6 Monaten

    Wenn jetzt ab 2025 der Einbau von Gasheizungen verboten werden soll, wie soll denn der Wärmebedarf in den vielen Millionen Mehrfamilienhäuser, die unzureichend gedämmt sind, über keinen Platz für Wärmepumpen oder die notwendigen Stromkapazitäten kabelseits verfügen, zum Teil Etagengasheizungen haben, also keine Rohrleitungen zu einer zentralen Wärmequelle im Haus, so sichergestellt werden, dass die Mieten nicht durch die Decke gehen ?

Ich akzeptiere die Kommentarrichtlinien sowie die Datenschutzbestimmungen* *Pflichtfelder

Artikel bewerten und teilen

Knapp und teuer – Wasserstoff ist (vereinzelt) alternativlos, aber nicht das „neue Öl“. Möglichkeiten und Grenzen des Wasserstoffs auf dem Wärmemarkt.
4.9
10