veröffentlicht am: 20.09.2022
Das Wichtigste in 30 Sekunden
In der Energiewende wird Wasserstoff als klimaneutraler Energieträger zunehmend wichtiger. „Grüner“ Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom und ersetzt in Industrie, Verkehr und Energieversorgung CO₂-intensive Brennstoffe. Im Gegensatz dazu führt die Herstellung von „grauem“ Wasserstoff zu erheblichen Emissionen, während „blauer“ Wasserstoff CO₂ teilweise speichert. Wasserstoff kann als Wärmequelle in Haushalten und zur Stromerzeugung eingesetzt werden und hilft, erneuerbare Energieüberschüsse zu nutzen. Besonders Power-to-Gas wandelt diese Überschüsse in speicherbaren Wasserstoff um und verhindert Energieverluste.
Wasserstoff ist vielseitig und umweltfreundlich. In einer schnellen und effizienten Energiewende wird Wasserstoff daher eine bedeutende Rolle zugemessen. Er kann als Treibstoff und zur Wärme- sowie Stromerzeugung genutzt werden und erzeugt bei der Reaktion mit Sauerstoff als Abfallprodukt lediglich Wasser. Wie Wasserstoff die Energiewende vorantreiben kann, lesen Sie hier.
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Wasserstoff und wo er herkommt
Wasserstoff ist ein chemisches Element und als molekularer Wasserstoff (H2) ist er ein vergleichsweise reaktionsträger Stoff. Der Großteil des Wasserstoffs auf der Erde befindet sich in der Verbindung mit Sauerstoff: Im Wasser (H20). Wasser ist daher ein möglicher Rohstoff für die Gewinnung von Wasserstoff. Ein anderer Rohstoff ist beispielsweise Erdgas.
Grüner Wasserstoff
Wasser kann mithilfe eines speziellen Verfahrens (Elektrolyse) in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff gespalten werden. Dazu wird elektrischer Strom aus 100 Prozent erneuerbaren Energien verwendet. Der entstandene Wasserstoff ist damit ein Energieträger, der komplett CO2-frei entstanden ist. Man spricht daher von grünem Wasserstoff.
Der Wirkungsgrad von grünem Wasserstoff ist jedoch begrenzt. Vor dem Hintergrund der Energieeffizienz kann es sinnvoller sein, den klimaneutralen Strom direkt einzusetzen, statt ihn für die Herstellung von grünem Wasserstoff zu nutzen. Ein Beispiel: Wärmepumpen können aus einer Kilowattstunde aufgewendeten Ökostroms drei bis vier Kilowattstunden Wärme erzeugen. Das entspricht einem Wirkungsgrad von 300 bis 400 Prozent. Der Wirkungsgrad bei der Wasserstoffherstellung liegt währenddessen nur bei etwa 70 Prozent.
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Grauer und blauer Wasserstoff
Grauer Wasserstoff ist im Gegensatz zur grünen Alternative nicht emissionsfrei in der Herstellung. Hier wird der Wasserstoff meist aus fossilem Erdgas im Wege der sogenannten Dampfreformierung hergestellt. Dabei wird das Erdgas in Wasserstoff und CO2 gespalten. Pro Tonne Wasserstoff entstehen zehn Tonnen CO2, das in die Atmosphäre ausgestoßen wird.
Die Alternative ist der blaue Wasserstoff, der ebenso gewonnen wird. Bei dessen Herstellung werden aber Teile der CO2-Emissionen gespeichert – zum Beispiel im Erdboden – oder industriell weiterverarbeitet.

Wasserstoff in der Industrie
Die Industrie ist in Deutschland für einen besonders großen Teil des Primärenergieverbrauchs verantwortlich. Die wichtigsten Energieträger sind Erdgas und Kohle, die vor allem in der Chemie- und Metallindustrie zumindest teilweise durch Wasserstoff ersetzt werden könnten. Käme in diesen Bereichen grüner Wasserstoff zum Einsatz, könnten große Mengen CO2 eingespart werden.
Bisher ist die Industrie aber noch nicht auf den großflächigen Einsatz des Gases eingestellt und auch die vergleichsweise geringe Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff lässt einen Austausch von fossilen Brennstoffen bisher noch nicht zu.
Wasserstoff im Verkehr
Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle in Bereichen wie Flug-, Schiffsverkehr und Schwerlasttransporten, da Elektromotoren dort noch nicht ausreichen. Brennstoffzellen, die Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren lassen, bieten eine klimafreundliche Energiequelle, und bereits Wasserstoffbusse sind ein Beispiel für den grüneren Personennahverkehr.

Wasserstoff in der Wärmeversorgung und Stromerzeugung
Wasserstoff kann bereits in begrenztem Umfang in das Gasnetz eingespeist und für Wärme oder Stromerzeugung genutzt werden, wobei wasserstofffähige Gaskraftwerke eine klimafreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen. Brennstoffzellenheizungen bieten zudem eine umweltfreundliche Option für private Haushalte, indem sie gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen.
Power-to-Gas
Die Power-to-Gas-Technologie nutzt überschüssigen Strom, um mittels Elektrolyse grünen Wasserstoff zu erzeugen, der als Energiespeicher dient und in Gaskraftwerken oder anderweitig genutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn die erzeugte Energie aus 100 Prozent erneuerbaren Quellen stammt, wodurch keine grüne Energie verloren geht.