Wasser ist das Elixier des Lebens – und vielleicht bald auch der Maschinen? In Form von Wasserstoff, einem unsichtbaren und geruchlosen Gas, knüpfen sich grosse Hoffnungen an einen sauberen Wandel. Die Vorstellung: Weg von einer Weltwirtschaft, die noch stark auf Öl, Gas und Kohle basiert, hin zu einer klimafreundlichen Zukunft. Doch so verheissungsvoll diese Vision auch klingt, die Realität ist deutlich komplexer. Einer, welcher diese Zukunft genau kennt, ist Christian Bauer. Am Paul Scherrer Institut (PSI) im Kanton Aargau analysiert er seit Jahren die ökologischen Auswirkungen neuer Energie- und Mobilitätstechnologien. Als Senior Scientist in der Abteilung für Technologiebewertung ist er spezialisiert auf Lebenszyklusanalysen, also auf die Frage, wie klimafreundlich Technologien über ihren gesamten Lebensweg wirklich sind. Wasserstoff spielt dabei immer wieder eine zentrale Rolle.
«Wasserstoff kann und muss eine Rolle spielen in unserer Wirtschaft, wenn wir Netto-Null bei den Treibhausgasemissionen erreichen wollen», bekräftigt der Forscher. Doch es gehe nicht darum, Wasserstoff flächendeckend und in allen Bereichen einzusetzen. Vielmehr müsse er dort zum Zug kommen, wo es keine effizientere Alternative gibt – insbesondere in industriellen Prozessen, in denen CO₂-armer Strom nicht direkt genutzt werden kann. Dies ist vor allem in der Stahlindustrie, bei der Herstellung von Ammoniak und Methanol oder bei industrieller Hochtemperaturwärme der Fall. Dort sind fossile Brennstoffe bisher kaum zu ersetzen, wodurch Wasserstoff eine bedeutende und entscheidende Rolle übernehmen könnte. Ebenso bei der Produktion nachhaltiger Flugtreibstoffe sieht Bauer Potenzial – allerdings eher als chemischen Zwischenschritt, denn als direkten Energieträger. Wasserstoff gilt somit weltweit als ein wichtiger Baustein für die Energiewende, um Erdgas und Erdöl vielerorts zu ersetzen – klimaneutral, speicherbar und vielseitig einsetzbar.
Doch Christian Bauer bremst die überhöhten Erwartungen: «Eine Wasserstoffwirtschaft im Sinn eines vollständigen Ersatzes fossiler Energien durch Wasserstoff – also so wie wir heute Erdgas, Benzin oder Diesel verwenden – wird es nicht benötigen, um die Schweizer Klimaziele zu erreichen.» Viel zu oft gebe es energieeffizientere und wirtschaftlich sinnvollere Alternativen, etwa die direkte Nutzung von Strom aus Photovoltaik, Wind- oder Wasserkraft. Ein Beispiel ist der Strassenverkehr. Zwar waren Brennstoffzellenautos einst als grosse Hoffnung der emissionsfreien Mobilität gehandelt worden. Doch dieser Traum ist bereits wieder ausgeträumt und überholt. «Batteriefahrzeuge sind deutlich effizienter, mittlerweile technisch ausgereifter und billiger», resümiert Christian Bauer. Hinzu kommt: Die Infrastruktur für Wasserstofftankstellen ist teuer im Aufbau und bislang kaum vorhanden. «Die bessere, klimafreundlichere Alternative zu Verbrennern hat sich damit längst durchgesetzt.»
Teuer, knapp und aufwändig
Und auch sonst ist der Weg zum klimafreundlichen, «grünen» Wasserstoff steinig. Denn dieser ergibt sich nur dann, wenn er nicht aus Erdgas, sondern durch Elektrolyse mit CO₂-armem Strom hergestellt wird. Jener Strom – etwa aus Photovoltaik-, Wind- oder Wasserkraftanlagen – muss aber erst einmal in ausreichender Menge verfügbar sein. Die dafür nötigen Elektrolyseure sind teuer und derzeit in nur begrenztem Umfang verfügbar. «Die grösste Hürde für klimafreundlichen Wasserstoff sind die hohen Kosten und die absehbare Knappheit», betont Christian Bauer. Alternativ wäre auch eine Herstellung aus Erdgas mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung denkbar. Doch auch dabei gibt es Risiken: Das Verfahren ist nur dann wirklich klimafreundlich, wenn fast das gesamte entstehende Kohlenstoffdioxid dauerhaft gespeichert wird – und wenn bei der Förderung und dem Transport von Erdgas kaum Methan entweicht. Denn Methan, Hauptbestandteil von Erdgas, ist ein sehr starkes Treibhausgas, welches in kleinen Mengen schon grosse Schäden anrichten kann.
Wasserstoff ist somit kein Ersatz für alle Rohstoffe, die in Zukunft knapp werden. Zwar kann er helfen, die Abhängigkeit von Erdgas zu reduzieren – etwa in der Industrie, wo hohe Temperaturen gebraucht werden. Doch die Hoffnung, damit auch die Nachfrage nach Lithium oder anderen seltenen Metallen zu senken, sei illusorisch. «Diese werden weiterhin gebraucht – für Batterien, Elektromotoren, PV-Anlagen oder Windturbinen. Wasserstoff kann das nicht alles ersetzen», erklärt der Experte. Und genau diese Technologien seien die Voraussetzung dafür, dass Strom direkt genutzt werden kann. Dies sei zudem effizienter als Umwege über Wasserstoff. Gerade deshalb müsse die direkte Elektrifizierung – also der Einsatz von CO₂-armem Strom in allen Bereichen, wo es möglich ist – so rasch und breit wie möglich vorangetrieben werden. Wasserstoff kann dahingehend nur als Ergänzung angesehen werden und nicht als Ersatz. Der Forscher Christian Bauer warnt zudem vor einem weiteren verbreiteten Irrtum: dem Glauben, dass die benötigten Mengen an Wasserstoff in naher Zukunft einfach zur Verfügung stehen werden. Die Realität sehe anders aus. Neben der aufwändigen Produktion fehle es vielerorts auch an geeigneten Speichermöglichkeiten und der Transportinfrastruktur. Der Aufbau all dieser Systeme werde Zeit und Geld kosten. «Das vielleicht grösste Missverständnis ist, dass Wasserstoff die eine Lösung sei, um unsere Klimaziele zu erreichen und deshalb überall eingesetzt werden sollte», mahnt Bauer. Dabei sei es genau umgekehrt: Wasserstoff müsse nur dort gezielt eingesetzt werden, wo er auch einen echten Mehrwert bringe.
