Wasserstoff

Grüner Wasserstoff steht für einen vielschichtigen Energieträger der Zukunft ohne CO₂-Emissionen.

Wasserstoff ist allgegenwärtig. Als chemisches Element kommt er in der Natur vor – beispielsweise in Kombination mit Sauerstoff-Atomen als Wasser (H₂O). Künftig wird er seine Stärken vor allem als Energieträger ausspielen. Das Grundprinzip besteht darin, dass chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird: Der gasförmige Treibstoff reagiert in einem chemischen Prozess mit Sauerstoff und gibt die im Wasserstoff gespeicherte Energie als Strom frei, der dann einen Elektromotor antreibt. Ein weiteres Produkt der chemischen Reaktion ist Wasser, das – anders als die Abgase von Verbrennungsmotoren – die Umwelt nicht belastet.

Wasserstoff lässt sich aber auch für energieintensive Produktionsformen – beispielsweise der Stahlherstellung – nutzen. Auch hier geht es um chemische Reaktionen: Die Wasserstoffmoleküle verbinden sich mit dem Sauerstoff aus dem Erz zu Wassermolekülen. Direktreduktion heißt das Verfahren. Statt CO₂ kommt dann aus den Schornsteinen nur noch Wasserdampf.

Wie umweltfreundlich der Energieträger Wasserstoff ist, hängt davon ab, wie er gewonnen wird. Dies lässt sich mit der »Farbenlehre Wasserstoff« erklären:

Grüner Wasserstoff

Nur wenn der Wasserstoff auf Basis erneuerbarer Energien hergestellt wird, ist er komplett CO₂-neutral. Gängiges Produktionsverfahren ist die Wasserelektrolyse, bei der Wasser unter Einsatz von Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird.

Blauer Wasserstoff

Blauer Wasserstoff entsteht aus fossilen Brennstoffen. Dabei handelt es sich in der Regel um einen unter Hitze laufenden Umwandlungsprozess von Erdgas in Wasserstoff und CO₂ (Dampfreformierung). Das so entstehende Kohlendioxid wird im Sinne der Klimaneutralität gespeichert und gelangt nicht in die Atmosphäre. Damit ist die Wasserstoffproduktion bilanziell CO₂-neutral. Ist keine Speicherung möglich, entstehen bei der Produktion einer Tonne grauem Wasserstoffs 6 bis 10 Tonnen CO₂.

Türkiser Wasserstoff

Quelle des türkisen Wasserstoffs ist Methan, das mittels Hitze in festen Kohlenstoff und Wasserstoff gespalten wird (Methanpyrolyse). CO₂-neutral ist dieses Verfahren nur dann, wenn der Hochtemperaturreaktor mit erneuerbaren Energiequellen betrieben und der entstehende Kohlenstoff nicht als Energiequelle genutzt wird. Bei der Produktion von einer Tonne türkisem Wasserstoff fallen zwischen 7 bis 18 Tonnen CO₂ an.

Grauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff lässt sich analog zur blauen Variante durch Dampfreformierung aus fossilen Brennstoffen gewinnen. Das dabei entstehende CO₂ wird anschließend ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt: Bei der Produktion einer Tonne grauem Wasserstoff entstehen 14 bis 17 Tonnen CO₂.

Die am 18. Januar 2022 von der sächsischen Staatsregierung beschlossene Wasserstoffstrategie setzt auf die Stärken des Freistaats – vor allem in Forschung sowie im Maschinen- und Anlagenbau. Die Strategie setzt darauf, die Akteure beim Thema Wasserstoff zu unterstützen. Denn dieser Energieträger soll in Sachsen künftig einen Beitrag zum Klimaschutz leisten und gleichzeitig das Potenzial für einen Zuwachs an Wertschöpfung sowie Schaffung von Arbeitsplätzen in Sachsen erhöhen. Zudem soll die Strategie die Rolle des Wasserstoffs in Wissenschaft und Forschung stärken. Somit soll eine Wasserstoffwirtschaft entlang der gesamten Wertschöpfungskette aufgebaut werden.

Wasserstoff für Industrieanwendungen

Ziel der Sächsischen Staatsregierung ist es, die Industrie bei der Abkehr von fossilen Energieträgern zu unterstützen. Dazu gehört die sichere Versorgung der Unternehmen mit erneuerbarer Energie sowie CO₂-neutralen Gasen und Kraftstoffen. Eine gesicherte, kosteneffiziente, über Landesgrenzen vernetzte und möglichst CO₂-freie Wasserstoffversorgung ist dafür Voraussetzung. Sachsen setzt sich deshalb für die zeitnahe Realisierung industrieller Referenzprojekte ein.

Regionale und landesübergreifende Wasserstoffinfrastruktur ausbauen

Langfristig soll als Ziel alle sächsischen Wasserstoffzentren miteinander durch eine Wasserstoffinfrastruktur vernetzt werden. Neben Erzeugung, Transport und Bedarf müssen auch Speicher mitgedacht werden.

Wasserstoff für klimafreundliche Mobilität

Als sinnvolle Bausteine für nachhaltige und klimafreundliche Mobilität verfügen Wasserstoff und dessen Folgeprodukte über große Potenziale. Das gilt vor allem für Nutzfahrzeuge, Arbeitsmaschinen, öffentliche Verkehrsmittel, im Schienen- sowie im Luft- und Schiffsverkehr, da sich deren Energiebedarf mit heute absehbaren Technologien nicht ausschließlich aus batterieelektrischen Speichern decken lässt.

Referenzprojekte und Förderung im Fokus

Ziel des Freistaates ist es, verstärkt Pilot- und Demonstrationsvorhaben mit überregionaler und europäischer Bedeutung in Sachsen zu initiieren. Dazu sollen künftig noch stärker EU- beziehungsweise Bundesfördermittel akquiriert werden. Referenzprojekte im Leipziger Raum sowie in der Lausitz haben das Ziel, die Verbindung zwischen Sachsen, Sachsen-Anhalt und Brandenburg zu stärken. Die gesammelten Erfahrungen lassen sich nutzen, um behördliche Prozesse zu beschleunigen, bürokratische Hindernisse abzubauen sowie die Skalierung und damit die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion und -verwendung zu verbessern.

Wasserstoff als Chance für die Reviere nutzen

Die Sächsische Staatsregierung sieht die Wasserstofftechnologie auch als Chance für Regionen, die vom Strukturwandel betroffen sind. Dies gilt in besonderem Maße für die Braunkohlereviere – das Mitteldeutsche und das Lausitzer Revier – die als Energieregionen jahrzehntelang unter großen Umweltbelastungen einen wichtigen Beitrag zur nationalen Energieversorgung geleistet haben. Ziele der Struktur- und Standortentwicklung sind es, sich auf Alleinstellungsmerkmale zu fokussieren und neue Perspektiven für die Reviere zu schaffen. Der Freistaat begleitet und unterstützt sie dazu bei ihrem Transformationsprozess in moderne, zukunftsfähige Energieregionen. Regionale Wasserstoffindustrien können einen großen Beitrag zur Wertschöpfung leisten und langfristig sichere sowie gute Arbeitsplätze auch in strukturschwachen Gebieten schaffen.

Der Freistaat hat die Sächsische Kompetenzstelle Wasserstoff (KH2) Ende 2022 eingerichtet, um die Wasserstofflandschaft aus einer Hand zu koordinieren und so die Potenziale von Projekten im Kontext der Themenfelder Wasserstoff und dessen Folgeprodukte sowie den neuen Technologien und Technologiekombinationen bestmöglich zu heben. Aufgabe der interdisziplinären Kompetenzstelle ist es, die sächsische Industrie und die Wissenschaft, aber auch alle gesellschaftlichen Kräfte in wasserstoffspezifischen Fragen zu unterstützen, Akteure miteinander zu vernetzen sowie Projekte zu begleiten und so den Wirtschafts- und Forschungsstandort Sachsen langfristig zu stärken.