Gas

Studie: Hellgrüner Wasserstoff tut es auch

Wissenschaftler warnen vor übertriebenen Ansprüchen an klimafreundlichen Wasserstoff. Kosten und Umweltauswirkungen müssten in einem angemessenen Verhältnis.
04.07.2024

Wasserstoff hat viele Farben, mit denen sich auch die Wissenschaft intensiv beschäftigt.

Forscher der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) und der ETH Zürich haben in einer Studie für Europa berechnet, unter welchen Bedingungen es sich lohnt, die Ammoniakproduktion auf grünen oder nahezu grünen Wasserstoff umzustellen.

Zwei Ergebnisse stechen dabei heraus. Erstens: In einigen europäischen Ländern wie Norwegen, Spanien, Ungarn und Polen wäre es bereits heute wirtschaftlich, Ammoniak aus grünem oder nahezu grünem Wasserstoff herzustellen. In diesen Ländern kann nachhaltiger Strom aus Sonnen- oder Windenergie besonders kostengünstig hergestellt werden. Gründe dafür sind die vorteilhaften geografischen Bedingungen, staatliche Förderung oder generell tiefe Stromkosten. Letztere erlauben es, auf billigen Strom aus dem Netz auszuweichen, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht. Teure Speicherlösungen für nachhaltigen Strom sind daher dort überflüssig.

Strom, der teilweise aus fossilen Quellen kommt

Zweitens: Der Strom muss nicht völlig fossilfrei sein, um große positive Effekte für das Klima zu erzielen. Laut der Studie ist es auch sinnvoll, nur mehrheitlich erneuerbaren Strom zu nutzen. In Zeiten ohne Sonne und Wind könnte man Strom aus dem Netz beziehen, der teilweise aus fossilen Quellen stammt.

«Wenn man nahezu grünen Wasserstoff für die Ammoniakproduktion verwendet, erreicht man damit sehr schnell sehr viel, das ist eine ‹low hanging fruit›», erklärt Giovanni Sansavini, Professor am Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik der ETH Zürich.

Grüner als der jeweilige Strommix

Man könnte die Treibhausgasemissionen der Ammoniakproduktion gegenüber heute um 95 Prozent senken, wenn man dafür Wasserstoff einsetzt, bei dessen Herstellung nicht mehr als ein Kilogramm CO2 pro Kilogramm Wasserstoff freigesetzt wird. Der dafür benötigte Strom müsste deutlich grüner sein als der heutige Strommix in Deutschland, Polen und den Niederlanden. Diese drei Länder sind die größten Ammoniakproduzenten in Europa. Zum Vergleich: Ein Kilogramm Wasserstoff, das mit Schweizer Strommix hergestellt wird, würde zu Emissionen von 1,7 Kilogramm CO2 führen. Mit dem heutigen deutschen Strommix wären es 18 Kilogramm CO2, mit dem niederländischen 16 Kilogramm und mit dem polnischen 33 Kilogramm.

Wollte man die Wasserstoffproduktion nicht nur zu 95 Prozent, sondern vollständig dekarbonisieren, wären die Kosten enorm. Die letzten 5 Prozent der Dekarbonisierung sind die aufwendigsten und teuersten. Sie würden die Kosten nahezu verdoppeln. «Es ist wichtig, die Ambitionen entsprechend anzupassen», sagt Sansavini. «Komplett dekarbonisieren zu wollen, könnte kontraproduktiv sein, weil zu hohe Kosten die Energiewende bremsen könnten.»

Stromangebot ausbauen

Sansavini betont jedoch, dass Wasserstoff nicht im großen Stil mit Strom aus dem Elektrizitätsnetz hergestellt werden wird. Dafür würden in vielen Fällen weder die lokale Stromproduktion noch die länderübergreifenden Netzübertragungskapazitäten ausreichen.

Vielmehr wäre es denkbar, neue Solar- oder Windparks direkt neben bestehenden Ammoniakproduktionsanlagen zu errichten. Dafür sind jedoch große Flächen nötig. Wie die Studie zeigt, ist der Flächenbedarf umso geringer, je günstiger die geografischen Bedingungen für die Stromerzeugung aus Sonnen- oder Windenergie in einer Region sind. Südeuropa und Gebiete an der Atlantikküste sind hier im Vorteil. «Weil der Flächenbedarf groß ist, sollte man vor allem an eine kombinierte Landnutzung denken. Zum Beispiel an einen Wind- oder Solarpark, in dem gleichzeitig Landwirtschaft betrieben werden kann», sagt Sansavini.

Was ist eigentlich grün?

Was genau unter grünem Wasserstoff zu verstehen ist, wird derzeit auch in der EU diskutiert. «Kosten und Umweltauswirkungen müssen in einem angemessenen Verhältnis stehen. Es sollte erlaubt sein, dass in grünem Wasserstoff ein Rest fossiler Energie steckt», sagt Sansavini. Am Beispiel der Ammoniakherstellung hat das Forschungsteam nun eine Empfehlung für diesen Restanteil errechnet: Bis zu einem Kilogramm CO2-Emissionen pro Kilogramm Wasserstoff wäre akzeptabel und sinnvoll. (amo)