Grüner Wasserstoff:

Zwischen Vision und Wirklichkeit

Adrian Odenweller, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) im Gespräch mit Milena Milivojevic, IM+io

Kurz und Bündig

Wasserstoff wird in der Industrie und im Langstreckenverkehr als Schlüsseltech-nologie der Energiewende gehandelt. Er kann fossile Energieträger ersetzen, steht aber in Konkurrenz zu Alternativen wie Elektrifizierung und Biokraftstoffen. Hohe Kosten, geringe Nachfrage und regulatorische Unsicherheiten bremsen derzeit seinen Markthochlauf. Experten fordern gezielte Förderung und einen hohen CO₂-Preis, um Wasserstoff in spezifischen
Nischen effizient und nachhaltig nutzbar zu machen.

Wasserstoff wird oft als Hoffnungsträger der Energiewende gehandelt. Er soll fossile Energieträger ersetzen, die Industrie nachhaltiger machen und schwer elektrifizierbare Bereiche wie den Flug- und Schiffsverkehr revolutionieren. Doch die Realität ist komplizierter: Hohe Produktionskosten, unklare Regularien und eine begrenzte Nachfrage stellen die Wasserstoffwirtschaft vor enorme Herausforderungen. Gleichzeitig zeigt sich, dass Wasserstoff in vielen Sektoren mit anderen Technologien konkurriert. Wie realistisch sind die Hoffnungen, die in Wasserstoff gesetzt werden? Welche politischen Weichenstellungen sind nötig, um den Energieträger sinnvoll in das Energiesystem zu integrieren?

IM+io: Ihr Team erforscht die Rolle von Wasserstoff für die Klimaneutralität. Woran genau arbeiten Sie, und was ist Ihr Schwerpunkt?

AO: Wir gehören zum Energy Transition Lab am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Unsere Arbeit konzentriert sich auf Szenarien, die zeigen, wie Deutschland, die EU und auch die Welt bis 2050 klimaneutral werden können. Innerhalb des Labs leitet Falko Ueckerdt das Team, das sich mit Elektrifizierung, Wasserstoff und industriellen Anwendungen befasst. Mein Schwerpunkt liegt dabei auf Wasserstoff. Ich untersuche, wie sich globale Wasserstoffprojekte entwickeln, welche regulatorischen und ökonomischen Hürden bestehen und wie man die Produktion effizienter gestalten kann. Wasserstoff wird vor allem in der Industrie, etwa bei der Stahl- und Ammoniakproduktion, sowie in schwer elektrifizierbaren Bereichen wie dem Schiffs- und Flugverkehr, eine wichtige Rolle spielen.

IM+io: Warum ist Wasserstoff für die Energiewende wichtig, und welche Branchen profitieren am meisten davon?

AO: Wasserstoff wird dort gebraucht, wo andere Technologien an ihre Grenzen stoßen. In der chemischen Industrie, der Stahlproduktion oder im Langstreckenverkehr wie Flugzeugen oder Schiffen sind hohe Energiedichten nötig, die Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe liefern können. Besonders interessant ist die Stahlindustrie: Wasserstoff kann hier Kokskohle ersetzen, um Eisenerz in Roheisen umzuwandeln und Emissionen zu senken. Dies ist ein zentraler Schritt auf dem Weg zu grünem Stahl, der für Länder wie Deutschland von enormer Bedeutung ist.

Im Straßenverkehr hingegen sehen wir Wasserstoff zunehmend in einer Nischenrolle. Elektrische Antriebe haben sich durchgesetzt, da sie effizienter und kostengünstiger sind. Auch Biokraftstoffe konkurrieren mit Wasserstoff, haben jedoch oft Nachhaltigkeitsprobleme, etwa durch hohe Flächennutzung oder den Konflikt zwischen Nahrungs- und Energiepflanzenanbau.

IM+io: Was sind die größten Herausforderungen, die eine breitere Nutzung von Wasserstoff derzeit verhindern?

AO: Die Hindernisse sind vielfältig. Ein zentraler Punkt sind die hohen Produktionskosten, die Wasserstoff derzeit in vielen Anwendungen unwirtschaftlich machen. Insbesondere die Kosten für Elektrolyseure und erneuerbaren Strom sind trotz Fortschritten immer noch hoch. Zweitens fehlt es an einer gesicherten Nachfrage. Viele Projekte scheitern daran, dass es keine Abnehmer gibt, die bereit sind, Wasserstoff zu den aktuellen Preisen zu kaufen.

Drittens herrscht Unsicherheit über regulatorische Rahmenbedingungen. Zum Beispiel gibt es strenge Vorgaben, dass grüner Wasserstoff aus zusätzlichem erneuerbarem Strom erzeugt werden muss, um sicherzustellen, dass bestehende Netze nicht belastet werden. Solche Anforderungen bremsen möglicherweise den Markthochlauf, obwohl sie aus Nachhaltigkeitssicht sinnvoll sind.

IM+io: Was halten Sie von Brennstoffzellenautos im Vergleich zu batteriebetriebenen Elektroautos?

AO: Im Straßenverkehr, insbesondere bei Pkws, ist das Rennen zugunsten der batteriebetriebenen Elektroautos praktisch entschieden. Wasserstoffautos sind technologisch komplizierter und teurer, da der Wasserstoff zunächst aus Strom hergestellt, transportiert und im Auto wieder in Strom umgewandelt werden muss. Dabei geht in jedem Schritt Energie verloren.

Batterieelektrische Fahrzeuge sind effizienter, da sie den Strom ohne diese Verluste direkt nutzen können. Auch die bestehende Infrastruktur, mit Stromleitungen und Ladeparks ist einfacher zu betreiben als die doppelte Infrastruktur, die Wasserstoff benötigen würde.

Wasserstoffautos haben in einigen Ländern wie Deutschland zunehmend Schwierigkeiten, weil es nur wenige Wasserstofftankstellen gibt und die Nachfrage gering bleibt. Selbst im Schwerlastverkehr, wo Wasserstoff als Alternative diskutiert wird, könnten leistungsfähigere Batterien und schnelle Ladeinfrastrukturen langfristig konkurrenzfähig sein. Im Straßenverkehr ist Wasserstoff daher eher ein Nischenprodukt und für Pkws kaum mehr relevant.

IM+io: Gibt es Regionen oder Länder, die beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft besonders gut aufgestellt sind?

AO: Die USA und die EU sind die Vorreiter. Die USA fördern die Produktion massiv durch den Inflation Reduction Act, der enorme Steuervergünstigungen für Wasserstoff bietet. Die EU verfolgt einen etwas anderen Ansatz: Neben der Förderung der Produktion setzt sie auf verbindliche Quoten für die Nachfrage, etwa im Flugverkehr.

Ein Beispiel ist die Einführung von Beimischungsquoten für synthetisches Kerosin. Bis 2030 müssen 1,2 Prozent des Flugbenzins aus synthetischen Kraftstoffen bestehen, bis 2050 soll dieser Anteil auf 35 Prozent steigen. Das erhöht die Zahlungsbereitschaft der Fluggesellschaften und schafft Anreize für Investitionen.

IM+io: Welche Anwendungen sehen Sie als wichtigste Einsatzbereiche für Wasserstoff?

AO: In Deutschland ist die Industrie der wichtigste Bereich. Die Stahlproduktion könnte mit Wasserstoff auf klimaneutrale Verfahren umgestellt werden, etwa durch die direkte Reduktion von Eisenerz. Auch die chemische Industrie, insbesondere die Ammoniakproduktion, wird Wasserstoff als Grundstoff brauchen. Langfristig könnte Wasserstoff auch in der Energiespeicherung eine wichtige Rolle spielen. Überschüssiger Solarstrom im Sommer könnte in Wasserstoff umgewandelt und in geologischen Formationen gespeichert werden. Im Winter, während sogenannter Dunkelflauten, könnte dieser Wasserstoff rückverstromt werden, etwa in Wasserstoffturbinen. Das wäre ein wichtiger Beitrag zur Stabilisierung eines erneuerbaren Energiesystems.

IM+io: Medial wird oft von einer ‚globalen Wasserstoffwirtschaft‘ gesprochen. Was denken Sie darüber?

AO: Ich bin skeptisch, ob der Begriff „globale Wasserstoffwirtschaft“ zutrifft. Wasserstoff wird eine Nischentechnologie bleiben, die in spezifischen Anwendungen unverzichtbar ist, aber keinen Großteil der globalen Energieversorgung übernehmen wird. Szenarien wie die der Internationalen Energieagentur (IEA) schätzen, dass Wasserstoff und seine Derivate etwa 5 bis 15 Prozent der Endenergieversorgung ausmachen könnten. Das ist bedeutend, aber weit entfernt von einem dominierenden Energieträger wie Öl oder Gas. Hauptprobleme sind die hohen Kosten und die Transportproblematik. Wasserstoff ist schwer zu speichern und zu transportieren, was ihn für den globalen Handel unattraktiv macht. Stattdessen wird Wasserstoff wohl vor allem regional genutzt werden, etwa in Pipelines oder in Form von Ammoniak, das sich leichter transportieren lässt. Langfristig wird die Nutzung von Wasserstoff daher stark von lokalen Produktionskapazitäten und der Nähe zu Verbrauchszentren abhängen.

IM+io:In Ihrem Paper „The green hydrogen ambition and implementation gap“ schreiben Sie, dass die Umsetzung vieler Projekte für grünen Wasserstoff den ursprünglichen Ankündigungen hinterherhinkt. Warum ist das so?

AO: Im Jahr 2023 konnten lediglich 7 Prozent der geplanten Projekte tatsächlich umgesetzt werden. Diese erhebliche Diskrepanz zwischen Ankündigungen und realisierten Projekten bezeichnen wir als Umsetzungslücke, die ein großes Problem für die Zukunft der Wasserstoffwirtschaft darstellt.

Die Umsetzung scheitert oft an steigenden Kosten, regulatorischen Unsicherheiten und einer begrenzten Zahlungsbereitschaft. Diese Faktoren machen es schwer, Investitionen in grünen Wasserstoff wirtschaftlich attraktiv zu gestalten. Es braucht realistischere Ansätze und klare politische Rahmenbedingungen, um solche Verzögerungen in Zukunft zu vermeiden.

IM+io: Wie groß ist die Finanzierungslücke für die geplanten Wasserstoffprojekte bis 2030?

AO: Um alle derzeit angekündigten Projekte bis 2030 umzusetzen, wären Subventionen in Höhe von 1,3 Billionen US-Dollar erforderlich. Diese Summe übersteigt bei Weitem die bisher zugesagte politische Unterstützung, was die Notwendigkeit einer strategischen Priorisierung und gezielten Förderung verdeutlicht. Ohne eine klare Fokussierung auf zentrale Einsatzbereiche und effiziente Fördermechanismen besteht das Risiko, dass viele Projekte scheitern oder ineffizient umgesetzt werden.

IM+io: Warum ist es riskant, sich bei Klimazielen zu stark auf grünen Wasserstoff zu verlassen?

AO: Der Fokus auf grünen Wasserstoff birgt das Risiko, dass billigere und schneller umsetzbare Lösungen wie die Elektrifizierung vernachlässigt werden. Sollte der Wasserstoff hinter den Erwartungen zurückbleiben, könnten Klimaziele gefährdet werden, da die notwendige Transformation der Endverbrauchenden dann nicht mehr rechtzeitig bewerkstelligt werden kann.

IM+io: Was wünschen Sie sich von der Politik, um Wasserstoff sinnvoll zu fördern?

AO: Wir brauchen eine realistische Strategie mit zwei Säulen: Erstens müssen wir kurzfristig mit Subventionen und Quoten den Markthochlauf unterstützen. Zweitens sollten wir allerdings langfristig nicht auf dauerhafte Subventionen, sondern auf einen hohen CO2-Preis setzen, um gleiche Wettbewerbsvoraussetzungen für alle Technologien zu schaffen. Ein weiteres wichtiges Instrument sind Carbon Contracts for Difference (CCfDs). Diese Klimaschutzverträge gleichen die Mehrkosten von Wasserstoff gegenüber fossilen Energieträgern aus und ermöglichen Unternehmen wie Stahlproduzenten, trotz Preisunsicherheiten frühzeitig zu investieren.