Wasserstoff entsteht durch die Trennung dieses Elements von anderen in den Molekülen, in denen Wasserstoff vorkommt. Beispielsweise kann Wasser – bekannt unter seinem chemischen Symbol H20, also zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom – durch Elektrolyse in diese Atombestandteile gespalten werden. Wasserstoff wird seit über einem Jahrhundert in großem Maßstab produziert und verwendet, hauptsächlich zur Herstellung von Düngemitteln und Kunststoffen sowie zur Ölraffinierung. Es wurde größtenteils mit fossilen Brennstoffen, insbesondere Erdgas, hergestellt. Wenn die Produktion jedoch mit erneuerbarer Energie betrieben wird, ist der resultierende Wasserstoff grüner Wasserstoff.
Laut Analysten wird der weltweite Markt für grünen Wasserstoff bis 2030 voraussichtlich 410 Milliarden US-Dollar erreichen, was die derzeitige Marktgröße mehr als verdoppeln würde. Kritiker sagen jedoch, dass der Kraftstoff nicht immer in großem Maßstab rentabel ist und seine "umweltfreundlichen" Eigenschaften von der Energiequelle abhängen, die zu seiner Herstellung verwendet wird.
Grüner Wasserstoff kann vielfältig in Branchen wie der Stahlerzeugung, der Betonproduktion sowie der Herstellung von Chemikalien und Düngemitteln eingesetzt werden. Es kann auch zur Stromerzeugung, als Kraftstoff für den Transport und zum Heizen von Häusern und Büros verwendet werden. Heutzutage wird Wasserstoff hauptsächlich zur Raffinierung von Benzin und zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Während Benzin in einer Welt ohne fossile Brennstoffe keinen Nutzen hätte, können die Emissionen aus der Herstellung von Düngemitteln – die für den Anbau von Pflanzen, die die Welt ernähren – unerlässlich sind, durch die Verwendung von grünem Wasserstoff reduziert werden.
Francisco Boshell, Energieanalyst bei der International Renewable Energy Agency in Abu Dhabi, ist optimistisch, was die Rolle von grünem Wasserstoff beim Übergang zu sauberer Energie angeht, insbesondere in Fällen, in denen Energie aus erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind praktisch nicht über Batterien gespeichert und genutzt werden kann – wie Luftfahrt, Schifffahrt und einige industrielle Prozesse. Er sagte, dass die Flüchtigkeit von Wasserstoff – er ist leicht entzündlich und erfordert spezielle Pipelines für den sicheren Transport – bedeutet, dass der größte Teil des grünen Wasserstoffs wahrscheinlich in der Nähe seines Herstellungsorts verwendet wird.
Diese Entflammbarkeit und Transportprobleme schränken den Einsatz von Wasserstoff in "verteilten Anwendungen" wie der Beheizung von Wohngebäuden ein, heißt es in einem Bericht der Energy Transitions Commission, einer Koalition von Energieführern, die sich zum Ziel gesetzt haben, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu verursachen. Außerdem ist Wasserstoff weniger effizient als die direkte Elektrifizierung Da ein Teil der Energie verloren geht, wenn erneuerbare Energien in Wasserstoff umgewandelt werden und der Wasserstoff dann wieder in Strom umgewandelt wird, heißt es in dem Bericht.
In diesem Bericht wurde auf ein großes Potenzial von Wasserstoff als Alternative zu Batterien für die Energiespeicherung in großem Maßstab und über lange Zeiträume hingewiesen. Andere Studien haben die hohen Produktionskosten, Investitionsrisiken, den größeren Bedarf an Wasser als bei anderen sauberen Energiequellen und das Fehlen internationaler Standards in Frage gestellt, was einen globalen Markt behindert. Robert Howarth, Professor für Ökologie und Umweltbiologie an der Cornell University in Ithaca, New York, der auch im New Yorker Climate Action Council sitzt, sagte, grüner Wasserstoff werde teilweise aufgrund der Lobbyarbeit der Öl- und Gasindustrie überverkauft.
Boshell von der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien war anderer Meinung. Seine Organisation prognostiziert, dass der Wasserstoffbedarf bis 2050 von derzeit 100 Millionen Tonnen auf 550 Millionen Tonnen ansteigen wird. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur ist die Produktion von Wasserstoff für rund 830 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr verantwortlich. Boshell sagte, allein der Ersatz dieses sogenannten grauen Wasserstoffs – aus fossilen Brennstoffen hergestellter Wasserstoff – würde einen langfristigen Markt für grünen Wasserstoff sicherstellen. "Wir müssen zunächst damit beginnen, den bestehenden Bedarf an grauem Wasserstoff zu ersetzen. Und dann können wir die Nachfrage und Anwendungen von grünem Wasserstoff als Kraftstoff für Industrie, Schifffahrt und Luftfahrt erhöhen", sagte er.
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