Wasserstoff: Wofür kann er verwendet werden?

Wasserstoff und seine Derivate sind ein Kernelement des künftigen Energiesystems, denn sie sind vielseitig einsetzbar und haben das Potenzial, viele Bereiche unseres Lebens klimaneutral zu gestalten. Wasserstoff kann als Endenergie für industrielle Prozesse, für die Wärmeversorgung oder als alternativer Kraftstoff in der Mobilität verwendet werden. Das Gas kann zudem dank der bereits bestehenden Gas-Infrastruktur gespeichert werden. Somit ist Wasserstoff die perfekte Ergänzung zu den volatilen erneuerbaren Energien.

Wasserstoff als Energiespeicher

Wasserstoff eignet sich zum Speichern von nicht benötigtem erneuerbarem Strom und ermöglicht so, die erneuerbare Stromerzeugung abzusichern und die Verstromung zu flexibilisieren. Durch die Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie in Form von Wasserstoff können enorme Mengen an Energie langfristig und auf unterschiedlichste Weise gespeichert werden: in kleinen Mengen oder in mehreren Tausend Tonnen umfassenden unterirdischen Gas-Kavernen. Die Gas-Infrastruktur ermöglicht es, dass Wasserstoff allen Sektoren zugänglich gemacht wird.

Sektoren koppeln

Wasserstoff für eine CO₂-freie Industrie

Deutschland braucht eine innovative, technologisch fortschrittliche und CO₂-neutrale Industrie, die auf dem globalen Markt auch künftig wirtschaftlich mithalten kann. Durch die Verwendung von Wasserstoff bietet sich für die Industrie ein enormes Potenzial bei ihren energieintensiven Prozessen CO₂ einzusparen. Dabei ist der Einsatz von Wasserstoff nicht auf bestimmte Bereiche beschränkt, vielmehr kann er zur Treibhausgasneutralität industrieller Wertschöpfungsketten beitragen. Dank Wasserstoff kann die nachhaltige Transformation der Industrie gelingen.

In der Stahl- und chemischen Industrie weist er ein besonders hohes CO₂-Minderungspotenzial auf. Mit dem Startschuss zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie 2020 wurden 2 Milliarden Euro für Wasserstoffprojekte in der Stahlproduktion zur Verfügung gestellt. Erste Pilotprojekte zur Herstellung von fossilfreiem Stahl laufen bereits erfolgreich. Auch zur Glasschmelze bietet sich Wasserstoff an, um langfristig den Energieträger Erdgas abzulösen. Zukünftig kann die Glasschmelze mit einem Wasserstoff-Erdgas-Gemisch und sogar mit 100 Prozent Wasserstoff erfolgen. So wird die Glasherstellung Schritt für Schritt klimaneutral.

Dekarbonisierung Industrie

Einsatz in der Wärmeversorgung

Klimaneutral heizen mit Wasserstoff

Die energiebedingten CO₂-Emissionen der Haushalte wurden von 1990 bis 2021 um über 36 Prozent verringert. Bis 2045 soll auch der Wärmemarkt klimaneutral sein. Um das Ziel zu erreichen, müssen weiterhin große Anstrengungen unternommen werden. Der Anteil regenerativ erzeugter Endenergien für die Wärmeversorgung lag 2022 bei nur rund 17 Prozent.

Die Verwendung von Wasserstoff bietet große CO₂-Einsparpotenziale: Rund 50 Prozent der Haushalte und 1,8 Millionen Gewerbe- und Industriebetriebe in Deutschland sind an das Gas-Netz angeschlossen, das bereits zum großen Teil H₂-ready ist. Besonders Gebäude, die nicht oder nur mit hohem finanziellem Aufwand auf eine strombasierte Wärmeversorgung umgestellt werden können, haben durch den Anschluss an das Gas-Netz beste Voraussetzungen für eine Versorgung mit Wasserstoff. H₂-Heizkessel werden ab 2025 auf den Markt gelangen. Mit der Brennstoffzelle gibt es bereits eine wasserstoffbasierte Heizung, die neben Wärme auch Strom produziert.

Brennstoffzellen

Auch in Fern- und Nahwärmenetzen, deren Bedeutung weiter zunehmen wird, kann der Energieträger einen wertvollen Beitrag leisten. In 2023 lag der Anteil erneuerbarer Energien an der Fernwärme bei schätzungsweise 19,5 Prozent. KWK-Anlagen – mit einem Anteil von etwa 70 Prozent an der Fernwärmeversorgung – zur Energieversorgung von z. B. Stadtquartieren können künftig klimaneutral mit Wasserstoff betrieben werden.

Wasserstoff zum Heizen

Wasserstoff kann die CO₂-Emissionen senken und die Kosten für klimafreundliches Wohnen für den Einzelnen gering halten. Das Pilotprojekt H2Direkt in Hohenwart zeigt eindrucksvoll, wie aus den heutigen Gas-Verteilnetzen die Wasserstoff-Netze von morgen werden und Hauhalte sowie Gewerbe effizient mit Wasserstoff zum Heizen versorgt werden können. Gemeinsam können wir #gasneudenken.

Wasserstoff im Netz

Wasserstoff für die Stromerzeugung

Auch für die Stromerzeugung spielt Wasserstoff eine wichtige Rolle: Denn wasserstofffähige Gas-Kraftwerke sind künftig das verlässliche Back-Up für die volatilen erneuerbaren Energien. Wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint, werden sie unsere Stromversorgung weiter sichern. Schon heute sind Gas-Kraftwerke klimafreundlicher als Kohlekraftwerke. Noch werden sie mit Erdgas betrieben, aber der Fuel Switch auf erneuerbare und dekarbonisierte Gase wie Wasserstoff ist bereits vorgezeichnet.

Gas-Kraftwerke

Grüne Mobilität mit Wasserstoff

Wasserstofflösungen stehen auch im schwer zu dekarbonisierendem Schwerlastverkehr zur Verfügung. Für längere Strecken, im öffentlichen Personennahverkehr oder für den Gütertransport sind wasserstoffbetriebene Fahrzeuge die sinnvolle Ergänzung zur Elektromobilität. Brennstoffzellen-Fahrzeuge tanken reinen Wasserstoff und wandeln diesen in Strom um. Sie zählen also zu den Elektroautos. Im Gegensatz zu einem Elektro-Fahrzeug wird der Strom aber nicht mitgeführt, sondern direkt im Fahrzeug erzeugt und in einer Batterie gespeichert. Wasserstoff-Fahrzeuge fahren emissionsfrei und leise. Umgewandelt in synthetischen Kraftstoff stünde Wasserstoff auch für den Flug- und Schiffsverkehr als treibhausgasarmer Treibstoff zur Verfügung.

Wasserstoff-Antrieb

Branchennews 24. April 2024

Zur Meldung

Wasserstoff-Technologien bieten Klimaschutz

Der Energieträger bietet ein großes Potenzial, um die Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen. Insbesondere Bereiche, die heute noch auf Erdgas angewiesen sind, können mit dem Switch auf Wasserstoff einfach ihre Emissionen reduzieren. Im ersten Schritt kann die Verwendung von blauem Wasserstoff zu schnellen Ergebnissen führen. Langfristig sorgt der Einsatz von grünem Wasserstoff mit der Power-to-Gas-Technologie für klimaneutrale Energie. Der Ausbau erneuerbarer Energien ist dafür unerlässlich. Denn um den Energieträger möglichst breit einzusetzen und um sein Klimaschutzpotenzial auszuschöpfen, muss er in ausreichendem Maß verfügbar sein. Daher sind zunächst für einen erfolgreichen Wasserstoff-Hochlauf verschiedene Erzeugungswege notwendig.

Wasserstoff kann auf unterschiedlichen Wegen hergestellt werden. Ausgangsstoffe sind Rohstoffe wie Wasser, Erdgas oder Biomasse und Energie, die zugeführt werden. Je nach Erzeugungsart trägt Wasserstoff unterschiedliche Namen: blauer, türkiser oder grüner Wasserstoff.

Plattform H2 kommunal: Netzwerk für Wasserstoff in Kommunen

Plattform für kommunale Wasserstofferzeugung

Mit H2 kommunal gibt es eine Plattform, die regionalen Akteuren beim Aufbau der Wasserstoffwirtschaft eine starke Stimme gibt. Das Netzwerk bietet regionalen Energieversorgern und Stadtwerken Unterstützung bei der Entwicklung und Umsetzung von kommunalen Wasserstoffprojekten.

Zur H2-Plattform

Was­ser­stoff für ei­ne CO2-freie In­dus­trie

Drei Fragen an Prof. Dr. Stephan Knabe

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