Preisfrage : Was grünen Wasserstoff so teuer macht

Er gilt als „Champagner der Energiewende“: Grüner Wasserstoff ist kostbar, teuer und rar. Warum ist das so? Diese Grafik zeigt, wie sich der Preis von einem Kilogramm Wasserstoff zusammensetzt.

Foto: ullstein bild/Wallocha

Grüner Wasserstoff hat offenbar nur Fans. Ob Unternehmer, Politikerinnen oder Ökonominnen – alle können gar nicht genug Versprechen, Forderungen und Wünsche abgeben, was die Allzweckwaffe Wasserstoff alles leisten soll. Fossile Unternehmen lieben Wasserstoff, weil man Erdgas und Kohle leicht durch ihn ersetzen kann.

Und da der Rohstoff nur aus Wasser und erneuerbaren Energien hergestellt wird, hat er auch unter Klimaschützern ein gutes Image. Grauer Wasserstoff aus Erdgas, Kohle oder Öl ist dagegen langfristig keine klimafreundliche Alternative. Die Zukunft ist grün – soweit der Plan.

Doch die Realität sieht anders aus. Noch stammt weniger als ein Prozent des weltweit produzierten Wasserstoffs aus erneuerbaren Quellen, schätzt der Analyst Adithya Bhashyam von BloombergNEF. Das Problem: Die Herstellung von Wasserstoff ist energieintensiv. Rund 60 Kilowattstunden Strom sind nötig, um ein Kilogramm davon herzustellen. Dieses wiederum enthält nur 33,3 Kilowattstunden Energie. Bei der Herstellung geht also viel Energie verloren. Wenn möglich, ist es daher deutlich effizienter, anstelle von Wasserstoff direkt grünen Strom zu nutzen.

Schneller schlau: Wasserstoff

Was ist Wasserstoff?

Das chemische Element Wasserstoff (H) gehört zu den ältesten Elementen in unserem Universum. Es ist einer der Grundbausteine von Sternen, die Sonne zum Beispiel besteht zu knapp drei Vierteln aus Wasserstoff und zu knapp einem Viertel aus Helium. Wasserstoff ist in gebundener Form in allen lebenden Organismen zu finden. Auf der Erde ist die molekulare Form des Wasserstoffs (H2) ein geruchsloses, brennbares Gas.

Warum gilt Wasserstoff als Hoffnungsträger der Energiewende?

Weil bei der Verbrennung von Wasserstoff (H) mit Sauerstoff (O) schlicht Wasser, also H2O, entsteht und eben kein klimaschädliches Treibhausgas Kohlendioxid (CO2), wie bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe.Wird Wasserstoff klimafreundlich hergestellt, soll er dabei helfen, den Ausstoß von CO2 deutlich zu verringern und laut Bundesregierung sogar „bis auf null zu führen“.Stand: 26. Juli 2023

Wie soll der Wasserstoff hergestellt werden?

Der Wasserstoff soll vorzugsweise mit Hilfe von erneuerbarem Strom in sogenannten Elektrolyseverfahren hergestellt werden. Dabei zerlegt Strom Wassermoleküle in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff. Wird dabei Strom aus regenerativen Energiequellen verwendet, wird der Wasserstoff „grün“ genannt. Je nach Art der Herstellung werden auch andere Farben zur Bezeichnung verwendet. So spricht man etwa von „grauem“ Wasserstoff, wenn bei der Herstellung aus Erdgas das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) entweicht. Wird dabei das freiwerdende Kohlendioxid gespeichert, bezeichnet man ihn als „blau“. Wird dabei fester Kohlenstoff gewonnen, wird der Wasserstoff „türkis“ genannt.

Wo soll Wasserstoff eingesetzt werden?

Mit Ökostrom hergestellter Wasserstoff soll zum einen als chemischer Rohstoff eingesetzt werden. Als Grundstoff für die chemische Industrie wird Wasserstoff schon lange verwendet, etwa zur Herstellung von Ammoniak, einer Ausgangsbasis für Düngemittel. In der Stahlindustrie etwa soll Öko-Wasserstoff künftig eine zentrale Funktion übernehmen: Wo bei der Herstellung von Roheisen bislang Kohle dem Eisenerz den Sauerstoff entzieht, soll künftig Wasserstoff ran.Zum anderen soll er als Energieträger und damit auch als Energiespeicher dienen. In einigen Jahren soll er etwa als Brennstoff in modernen Gaskraftwerken zur Stromerzeugung verwendet werden. Sie sollen zum Einsatz kommen, wenn nicht genügend erneuerbarer Strom etwa aus Wind- und Sonnenenergie zur Verfügung steht. In Brennstoffzellen wird Wasserstoff schon länger zur Stromerzeugung eingesetzt. Gelagert werden soll Wasserstoff etwa in früheren Erdgasspeichern.

Nicht für jede Anwendung gelingt das. Vor allem die Stahlindustrie, der Schiffs- und Flugverkehr und die Düngemittelproduktion sollen mit Wasserstoff endlich klimaneutral werden. Auch die chemische Industrie braucht ihn. Und als Energiespeicher und für Teile des Straßenverkehrs könnte er eine wichtige Rolle spielen.

Noch gibt es in Deutschland nur wenige Produzenten und Abnehmer von grünem Wasserstoff. Die Grafik zeigt, aus welchen Faktoren sich der gemittelte Preis für grünen Wasserstoff aus Deutschland derzeit zusammensetzt:

2,55 €

Elektrolyse-Anlage

+

2,09 €

Strom aus Windenergie

+

0,02 €

Wasser

+

0,77 €

Lkw-Transport (< 50 km)

+

1,65 €

Marge

=

7,08 €

Quelle der Kosten: BloombergNEF; Quelle für Gesamtpreis: EEX Hydrix

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Einen großen Teil der Kosten macht die Elektrolyseanlage aus. In ihr wird Wasser (H2O) mithilfe von Ökostrom in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) aufgespalten. Das Wasser dafür kostet die Produzenten nur wenig, entscheidend ist dagegen der Strompreis. Langfristig wird er den Preis von grünem Wasserstoff bestimmen, denn die Kosten für Anlage und Transport werden mit steigender Skalierung sinken, prognostizieren Fachleute. In unserer Rechnung gehen wir davon aus, dass der Hersteller den Strom aus einem eigenen Windpark an Land erzeugt. Würde er den Strom direkt aus dem Netz beziehen, wäre der Preis noch höher.

Derzeit wird der Wasserstoff meist per Lkw über kurze Strecken transportiert. Das ist teuer und kompliziert, weil Wasserstoff sich bei normalen Temperaturen auf ein sehr großes Volumen ausdehnt. Um Transportkosten einzusparen kann es sich lohnen, Wasserstoff, der in Deutschland benötigt wird, auch in Deutschland zu produzieren – selbst wenn erneuerbare Energien in anderen Ländern und Kontinenten günstiger sind. In Zukunft sollen ehemalige Erdgasleitungen den Transport von Wasserstoff billiger machen.

Aktuell ist grüner Wasserstoff noch deutlich teurer als sein graues Pendant. Damit Unternehmen investieren, braucht es staatliche Förderung. „Bis mindestens 2030 wird der Markt von Subventionen und politischen Rahmenbedingungen getrieben, die notwendig für die Skalierung und Kostenreduktionen in der Industrie sind“, kommentiert Analyst Bhashyam. Er hat ausgerechnet: Schon 2030 wird es in einigen Ländern günstiger sein, eine neue Anlage für grünen Wasserstoff zu bauen, als eine bestehende Anlage für grauen Wasserstoff weiter zu betreiben.

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