Was ist grüner Wasserstoff?
Grüner Wasserstoff (H₂) wird mithilfe der sogenannten Power-to-Gas-Technologie durch Elektrolyse hergestellt. Dafür zerlegt Strom aus erneuerbaren Energien Wasser in seine chemischen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Entscheidend dabei: Im Gegensatz zu „grauem“ Wasserstoff, der mithilfe von fossilen Brennstoffen erzeugt wird, ist die Herstellung von grünem Wasserstoff vollständig CO₂-frei. Der gewonnene Wasserstoff kann anschließend gespeichert, direkt in der Industrie oder in Kraftwerken genutzt oder künftig ins Wasserstoff-Kernnetz eingespeist werden. Der entstehende Sauerstoff ist ein wertvolles Nebenprodukt, das ebenfalls in der Industrie weiterverwendet werden kann.
Wann ist Wasserstoff wirklich grün?
Nicht jeder Wasserstoff, der mit Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wird, gilt automatisch als „grün“. Nach den strengen Regeln der EU trifft diese Kennzeichnung auf Wasserstoff nur dann zu, wenn er neben dem Einsatz von erneuerbarem Strom weitere verbindliche Kriterien erfüllt. Diese Regeln, festgelegt in den sogenannten „Delegierten Rechtsakten“, sollen sicherstellen, dass der Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft die Energiewende tatsächlich unterstützt und nicht etwa bremst, indem beide um den benötigten Ökostrom konkurrieren.
Checkliste: Die EU-Kriterien für grünen Wasserstoff
Was unterscheidet grünen Wasserstoff von anderen Wasserstoffarten?
Der entscheidende Unterschied liegt in der Klimawirkung: Grüner Wasserstoff ist die einzige Variante, die vollständig klimaneutral hergestellt wird. Um die verschiedenen Herstellungswege und ihre Auswirkungen auf das Klima schnell erkennbar zu machen, hat sich eine Wasserstoff-Farbenlehre etabliert. Während beispielsweise grauer Wasserstoff aus fossilem Erdgas gewonnen wird und große Mengen CO₂ freisetzt, entsteht bei der Produktion von grünem Wasserstoff ausschließlich Sauerstoff.
Wo wird grüner Wasserstoff eingesetzt?
Grüner Wasserstoff kommt als zentraler Baustein für die Dekarbonisierung vor allem dort zum Einsatz, wo eine direkte Nutzung von grünem Strom technisch oder wirtschaftlich an ihre Grenzen stößt. Vier Sektoren stehen dabei besonders im Fokus:
- Stahlindustrie
- chemische Industrie
- Schwerlastverkehr und Schifffahrt
- Energiespeicher
Stahlindustrie
Die Stahlproduktion verursacht allein in Deutschland rund 6 Prozent der gesamten CO₂-Emissionen. Denn um aus Eisenerz Eisen zu gewinnen, muss ihm der darin gebundene Sauerstoff entzogen werden. Dafür wird im Hochofen Kokskohle eingesetzt. Ihr Kohlenstoff (C) verbindet sich mit dem Sauerstoff (O) aus dem Erz. Es entsteht CO₂. Kommt stattdessen grüner Wasserstoff zum Einsatz, übernimmt er diese Aufgabe: Der Wasserstoff verbindet sich mit dem Sauerstoff, und anstelle von CO₂ entsteht lediglich Wasser (H₂ + O = H₂O (vereinfacht)). Die Transformation erster Anlagen – etwa bei der Salzgitter AG und bei thyssenkrupp – ist bereits in der Umsetzung.
Chemische Industrie
Wasserstoff ist ein wichtiger Grundstoff für die Herstellung von Ammoniak und Methanol – Basischemikalien, die in der Branche in großem Umfang benötigt werden. Laut Nationaler Wasserstoffstrategie soll grüner Wasserstoff den heute in diesen Prozessen üblichen grauen Wasserstoff ersetzen.
Schwerlastverkehr und Schifffahrt
Lkw für den Fernverkehr, Containerschiffe und Flugzeuge lassen sich mit Batterien kaum wirtschaftlich betreiben, eine Dekarbonisierung dieser Bereiche ist jedoch dringend erforderlich. Grüne Wasserstoffantriebe sind laut Nationalem Wasserstoffrat besonders im Langstreckenschwerlastverkehr wichtige Hebel – dies betreffe sowohl „Wasserstoff-Lkw mit Brennstoffzellenantrieben als auch – insbesondere für den kurzfristigen Zeithorizont – Wasserstoffverbrennungsmotoren“.
Energiespeicher
Wind- und Solarstrom schwanken je nach Wetter und Tageszeit. Um überschüssigen Strom zu langfristig nutzbar zu machen, kann er per Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt und gespeichert werden. Liefern Wind und Sonne zu anderen Zeiten weniger Energie, zum Beispiel während einer Dunkelflaute, lässt sich der Wasserstoff wieder in Strom oder Wärme umwandeln – eine entscheidende Grundlage für die Versorgungssicherheit.
Für Anwendungen, die sich nicht direkt elektrifizieren lassen, können neben Wasserstoff auch andere gasförmige oder flüssige Energieträger wie Biomethan oder Bio-Öl eingesetzt werden. Diese aus Biomasse gewonnenen Alternativen sind technisch etabliert und als Kraftstoff bereits heute verfügbar.
Welche Rolle spielt grüner Wasserstoff künftig in der Stromerzeugung?
Mit dem Kohleausstieg braucht Deutschland neue regelbare Kraftwerke, die einspringen, wenn Wind und Sonne nicht genug Strom liefern. Gaskraftwerke, die sich schnell hoch- und herunterfahren lassen, sollen diese Funktion in Zukunft übernehmen. Dafür sind neue, wasserstofffähige Gaskraftwerke notwendig, die für einen späteren Betrieb mit Wasserstoff geeignet sind – auch wenn im ersten Schritt noch Erdgas als Energieträger verwendet wird.
Im Januar 2026 haben sich Deutschland und die EU-Kommission dafür auf die Eckpunkte der Kraftwerksstrategie geeinigt. Diese hält unter anderem fest, dass bis spätestens 2045 alle Kraftwerke vollständig dekarbonisiert werden. Damit treibt sie auch die Nachfrage nach grünem Wasserstoff an. Denn mit einer zunehmenden Anzahl wasserstofffähiger Kraftwerke wächst der Bedarf. Dies soll auch Anreize schaffen, in die Produktion und Infrastruktur zu investieren.
Woher kommt der grüne Wasserstoff – und wie wird er marktfähig?
Deutschland wird seinen Bedarf an grünem Wasserstoff nicht allein aus heimischer Produktion decken können – selbst wenn der Hochlauf vorankommt wie geplant. Laut Nationaler Wasserstoffstrategie sollen bis 2030 Elektrolyseure mit einer Leistung von 10 Gigawatt (GW) installiert sein – das reicht voraussichtlich für 30 bis 50 Prozent des Bedarfs. Den Rest muss Deutschland importieren.
Für einen erfolgreichen Markthochlauf sind daher drei Faktoren entscheidend: der zügige Aufbau einer Infrastruktur für den Wasserstofftransport, internationale Energiepartnerschaften für ein breites und wettbewerbsfähiges Wasserstoff-Angebot sowie wirksame Förderinstrumente, um die Wasserstoff-Nachfrage anzureizen.
Warum ist grüner Wasserstoff (noch) problematisch?
Grüner Wasserstoff ist derzeit noch knapp und teuer. Seine Herstellung erfordert große Mengen an erneuerbarem Strom, strenge regulatorische Vorgaben erschweren den schnellen Hochlauf und der Aufbau der notwendigen Infrastruktur hat gerade erst begonnen.
Hoher Strombedarf und die Frage der Effizienz
Um Wasserstoff herzustellen und ihn später zu nutzen, muss mehr Energie aufgewendet werden, als der Wasserstoff schließlich bereitstellt. Eine Analyse des Fraunhofer-Instituts zeigt: Um ein Kilogramm Wasserstoff zu erzeugen, werden in der Praxis rund 55 Kilowattstunden (kWh) Strom benötigt. Dieser hohe Strombedarf ist eine der größten Herausforderungen, denn für einen schnellen Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft muss der Ausbau der erneuerbaren Energien nochmals deutlich ansteigen.
Komplexe EU-Regeln erschweren den H₂-Hochlauf
Die strengen EU-Kriterien sind wichtig, um eine nachhaltige Wasserstoffproduktion sicherzustellen, sie machen den Bau und Betrieb von Elektrolyseuren aber auch komplex und teuer.
So kritisiert beispielsweise das Branchennetzwerk Erneuerbare Energien Hamburg, dass insbesondere die Kriterien der Zusätzlichkeit und der stündlichen zeitlichen Korrelation den Wasserstoffpreis signifikant erhöhen und somit den Hochlauf behindern, da sie einen wirtschaftlichen Dauerbetrieb der Anlagen erschweren.
Hohe Kosten im Vergleich zu weniger klimafreundlichen Alternativen
Aktuell ist die Herstellung von grünem Wasserstoff noch deutlich teurer als die von fossilem grauem Wasserstoff. Auch im Vergleich mit anderen grünen Energieträgern wie Biomethan ist Wasserstoff oft noch nicht wettbewerbsfähig. Prognosen zeigen jedoch, dass die Kosten für grünen Wasserstoff durch Skaleneffekte und technologischen Fortschritt bis 2030-2035 sinken können. Während Biomethan aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Biomasse vor allem als Übergangslösung und für spezifische Anwendungen gesehen wird, gilt Wasserstoff dann als skalierbare Langfristlösung für die Industrie und Gaskraftwerke.
Infrastruktur im Aufbau
Damit der Wasserstoff von den Erzeugern in Deutschland oder von Importeuren aus Übersee zu den Kunden gelangt, ist ein ausgebautes Pipelinenetz erforderlich. Der Aufbau dieses Wasserstoff-Kernnetzes hat bereits begonnen, rund 60 Prozent des H₂-Kernnetzes können durch Umwidmung bestehender Erdgasleitungen realisiert werden. Das spart Zeit und Kosten gegenüber einem vollständigen Neubau. Es wird aber noch einige Jahre dauern bis das H₂-Kernnetz ausgebaut sein wird. Bis dahin ist die verfügbare Transportkapazität für Wasserstoff noch stark eingeschränkt.
Fazit – warum grüner Wasserstoff unverzichtbar ist
Grüner Wasserstoff ist einer der Schlüssel, aber kein Allheilmittel für die Energiewende. Sein Einsatz ist energieintensiv und fokussiert sich vorerst auf Bereiche, in denen er seine Stärken voll ausspielen kann. In diesen ist er unverzichtbar. Denn um die Klimaziele zu erreichen, müssen Sektoren wie die Stahl- und Chemieindustrie dringend dekarbonisiert und für Gaskraftwerke Alternativen zu fossilen Brennstoffen geschaffen werden. Auch der Schwerlastverkehr, die Schifffahrt und die Luftfahrt benötigen klimaneutrale Alternativen zu fossilen Kraftstoffen. In all diesen Bereichen ist grüner Wasserstoff eine entscheidende, wenn nicht sogar die einzige realistische Lösung.
Häufig gestellte Fragen zu grünem Wasserstoff
Wasserstoff gilt dann als grün, wenn er durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wird und dabei die strengen EU-Kriterien zur Zusätzlichkeit sowie zur zeitlichen und geografischen Korrelation erfüllt.
Wann gilt Wasserstoff nach EU-Recht als grün?
Die Hauptgründe sind der hohe Bedarf an erneuerbarem Strom, die aufwendigen technischen Anlagen und die komplexen regulatorischen Anforderungen, die einen wirtschaftlichen Dauerbetrieb der Elektrolyseure erschweren.
Warum ist grüner Wasserstoff so teuer?
Um ein Kilogramm Wasserstoff zu erzeugen, werden laut Fraunhofer-Institut in der Praxis rund 55 kWh Strom benötigt. Der hohe Energieeinsatz ist einer der Kostentreiber.
Wie viel Strom wird für die Herstellung benötigt?
Ja. Der Wasserbedarf für die Elektrolyse ist im Vergleich zu anderen industriellen Nutzungen gering. Um ein Kilogramm Wasserstoff zu erzeugen, werden laut Umweltbundesamt rund 10 Liter hochreines Wasser benötigt. Rechnet man die notwendige Aufbereitung hinzu, liegt der reale Bedarf bei etwa 12 bis 13 Litern Grund- oder Oberflächenwasser.
Zur Veranschaulichung: Bezogen auf die geplante Elektrolyseleistung von mindestens 10 GW bis 2030 würden 10-11 Millionen Kubikmeter Reinstwasser pro Jahr benötigt. Das entspricht etwa 0,02 Prozent des Wasservolumens des Bodensees. Dennoch bleibt eine sorgfältige Standortwahl entscheidend: Elektrolyseure sollten nur in Regionen errichtet werden, die über ausreichende Wasserressourcen verfügen, um lokale Wasserknappheit zu vermeiden.