Wasserstoff und die Wärmewende – Teil 1: Grüner Strom und die Back-up-Maßnahmen

In einer fünfteiligen Serie zum Thema Wasserstoff behandelt der Autor Manfred Hoppe den Wasserstoff im Rahmen der Wärmewende. Im ersten Teil „Grüner Strom und die Back-up-Maßnahmen“ geht es um die Beziehung und das Verhältnis von grünem Strom und grünem Wasserstoff. Die folgenden Ausführungen sollen einen Diskussionsbeitrag zum Thema liefern.

1. Erneuerbare Energien und die Wärmewende in Deutschland

Wie und was der Wärmebereich als einer der wichtigen Sektoren der Klimaneutralität zur Energiewende beitragen kann, stellt sich durchaus unterschiedlich dar. In Deutschland heizen auch 2025 noch weitaus mehr als die Hälfte aller Haushalte nach wie vor mit fossilen Brennstoffen.

Geschieht das, weil Immobilienbesitzer unwillig sind, vorhandene fossile Wärmeerzeuger durch zukunftskonforme Anlagen zu ersetzen? Oder fehlt es an klimaneutralen Alternativen, die technisch machbar sind und bei den Anforderungen und Kosten im Rahmen bleiben?

Hinweise auf den Einbau von Wärmepumpen bzw. auf Anschlüsse an Wärmenetze haben bisher nicht – oder noch nicht – zu zufriedenstellende Antworten geführt. Viele fragen sich, warum der Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich nicht auf der Tagesordnung steht, zumal Erprobungen, Versuche und Umsetzungen zeigen, dass und wie es geht.

Im Gebäudeenergiegesetz (GEG) ist Wasserstoff zwar aufgeführt, es sind aber so gut wie keine Bemühungen zu erkennen, die für Umsetzungen sprechen. Das gilt auch für die neu gebildete schwarz-rote Regierungskoalition. Der mögliche Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich wird weiterhin abgewehrt. Für das Gelingen der Wärmewende wäre es aber eine Perspektive, wenn neben dem Einbau von Wärmepumpen und den Anschlüssen an Wärmenetze auch die Installation wasserstofffähiger Wärmeerzeuger als weitere massenwirksame Alternative empfohlen würde. Das ist der Hintergrund, vor dem aufgezeigt wird, was für den Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich spricht und wie die Umsetzung aussehen kann.

Die Zukunft: Konsequent klimaneutral

Für die klimaneutrale Wärmeversorgung bieten sich CO₂-freie Energieträger wie Wasserkraft, Geothermie, zirkuläre Prozesse, Strom aus Sonne und Wind, aber auch Kernkraft an – um die bekanntesten zu nennen. Deutschland hat sich vor allem auf grünen Strom aus Wind und Sonne festgelegt, der in großen Mengen produziert werden muss. Für wind- und sonnenreiche Länder mit entsprechendem Platz für die Aufstellung der erforderlichen Energieanlagen ist das machbar. Wie umfänglich es in Deutschland gelingt, muss sich noch zeigen.

Da grüner Strom volatil ist, muss bei Mangel und Ausfall von Sonne und Wind stets Ersatz zur Verfügung stehen. Manche Länder verfügen über derart gute Voraussetzungen und Bedingungen für die Herstellung von grünem Strom, dass damit dann auch der Energiespeicher grüner Wasserstoff erzeugt und im erforderlichen Umfang auf Vorrat gehalten werden kann. Für solche Länder bietet sich Wasserstoff perspektivisch als Handelsgut an. Wieder andere Länder sind in der Lage, über ausreichend Strom aus Wasser- oder Kernkraft zu verfügen, um bei Bedarf diesen sowohl zur Stabilisierung als auch als Ersatz für die volatile Stromerzeugung aus Wind und/oder Sonne einzubeziehen.

Länder, die nicht oder nur unzureichend über die genannten oder ähnlich gelagerte Ausgleichmöglichkeiten verfügen und begründet auf bestimmte Maßnahmen (wie z. B. Deutschland auf Atomstrom) verzichten, müssen unter Berücksichtigung der landesspezifischen Voraussetzungen und Bedingungen regeln, welche Ausgleichsmöglichkeiten mengenmäßig passend zum Umfang des volatilen Strombedarfs auszubauen, zu erwerben und vorzuhalten sind. Das ist die Herausforderung, vor der Deutschland seit Längerem steht und um die es in den kommenden Jahren weiterhin geht. Dabei ist auch sicher zu stellen, dass die Wärmewende vielseitig und robust gelingt.

Die Zielsetzung: Eine diversifizierte und resiliente Wärmewende

Die Wahlmöglichkeiten für eine klimaneutrale Wärmeversorgung nur auf Wärmepumpen und Wärmenetze zu verengen, muss vor diesem Hintergrund als Problem begriffen werden. Vorliegende Erfahrungen mit Wärmenetzen zeigen, dass sie nur in bestimmten, dicht besiedelten Gebieten angeboten werden und Anschlüsse meistens an Zwangsvorgaben gebunden sind. Wo dieses so zutrifft, bleiben Hausbesitzern für die klimaneutrale Umstellung der Heizungsanlagen dann vielfach – unabhängig davon ob passend – nur noch Wärmepumpen übrig.

Das Wärmeplanungsgesetz verspricht anderes. Im § 1 heißt es, dass die Wärmewende diversifiziert und resilient sein soll. Das kann mit vielseitig, robust und widerstandsfähig gekennzeichnet werden und ist im Sinne einer technischen Vielfalt zu verstehen, die i.d.R. mit einem gehörigen Maß an Flexibilität und Widerstandskraft verbunden ist. Allein den Einbau und die Nutzung von Wärmepumpen und Wärmenetzen zu empfehlen, wird dem nicht gerecht. Erst mit weiteren realisierbaren Angeboten wie z. B. Wasserstoff findet der Anspruch auf Diversität und Resilienz eine entsprechende Beachtung.

Um das gewünschte Maß an Vielseitigkeit und Robustheit der Wärmewende zu erreichen, sollten für die Umstellung mindestens folgende massenwirksame klimaneutrale Möglichkeiten zur Wahl stehen:

1. Der seit Jahren erfolgreiche Ausbau der Produktion von grünem Strom aus Sonne und Wind geht zunehmend einher mit der stromgeführten Erzeugung von Wärme. Entsprechen die mit Wärme zu versorgende Objekte den Voraussetzungen und Bedingungen des strombasierten Heizens, dann sollten Wärmepumpen zum Einsatz kommen. Die Infrastruktur für den benötigten grünen Strom steht im Verhältnis zum aktuellen Strombedarf bereits zu mehr als 50 % zur Verfügung. Da bis zur Klimaneutralität der Strombedarf noch erheblich zunehmen wird, muss der Ausbau von Windkraft- und von Photovoltaik-Anlagen umfänglich fortgesetzt werden. Was möglich wird, muss sich noch zeigen. Die strombasierte Wärmeversorgung ist der Ansatz, der von der Energiepolitik für die Wärmewende verfolgt wird. Es darf aber nicht weiter unberücksichtigt bleiben, dass die Steigerung des volatilen grünen Stroms aus Sonne und Wind dazu führt, dass zusätzlich eine von Sonne und Wind unabhängige Infrastruktur (die sogenannten Back-up-Maßnahmen) ebenfalls aufzubauen und vorzuhalten ist, um die CO₂-freie Energieversorgung zu gewährleisten.
2. Neben dem strombasierten Heizen soll auch die Wärmeversorgung durch Anschlüsse an Wärmenetze ausgebaut werden. Dafür kann weiterhin unvermeidbare Abwärme aus industriellen Prozessen oder aus der Müllverbrennung genutzt werden. Das Potenzial unvermeidbarer Abwärme ist allerdings begrenzt. Bei Wärmenetzen ist daher sicher zu stellen, dass CO₂-freie Wärme zum Einsatz kommt, wie es z.B. bei der Verwendung von Biogas geschieht. Hier sind – wenn gewollt – Steigerungsraten möglich.  Große Erwartungen bestehen vor allem in Hinblick auf Wärmenetze, bei denen von Wärme nahe der Umgebungstemperaturen (kalte Nahwärme) ausgegangen wird. Zum Heizen wird diese Wärme mittels Wärmepumpen auf erforderliche Temperaturen gebracht.
3. Kommen für dezentrale Heizungsanlagen CO₂-freie Brennstoffe wie z. B. grüner Wasserstoff zum Einsatz, bleibt die weitere Nutzung vorhandener Heizungsanlagen möglich. Eine solche Umstellung ist machbar, in dem ein wasserstofffähiger Ersatz für bisherige fossile Wärmeerzeuger installiert wird. Ist Wasserstoff verfügbar, ist zu empfehlen, ihn nicht nur zu verbrennen, sondern ihn zur Deckung des Wärmebedarfs elektrochemisch zu wandeln, um neben Wärme gleichzeitig auch CO₂-freien Strom zu erzeugen. Eine definitive Entscheidung, dass Wasserstoff im Wärmebereich sowohl mit wasserstofffähigen Wärmeerzeugern als auch mit Brennstoffzellen-Heizgeräten zum Einsatz kommen soll, steht an, wird aber energiepolitisch aus Gründen der Priorisierung klimaneutraler industrieller Prozesse bis auf Weiteres gemieden.

Für 1 bis 3 ist zu fordern, dass die aufgezeigten Möglichkeiten grundsätzlich Gegenstand der alsbald vorzulegenden kommunalen Wärmepläne sein müssen. Für Deutschland gilt zusammenfassend: Grüner Strom ist politisch gewollt, und das bisher Erreichte beachtlich. 2024 wurde mehr als 50 % des aktuellen Strombedarfs durch Sonne und Wind gedeckt. Derzeit spricht vieles dafür, dass auch der für 2030 vorgesehene Ausbau von Strom aus Sonne und Wind gelingt.

Diese Erfolge verschärfen aber den Druck, klimaneutrale Back-up-Maßnahmen zur Verfügung zu haben. Bleiben die Ausgleichsmaßnahmen überwiegend fossil, bestimmt es negativ die CO₂-Bilanz.  Im Folgenden wird es daher darum gehen, die Voraussetzungen und Bedingungen für den Erfolg einer Wärmewende aufzuzeigen, die aus Gründen der Diversität und Resilienz auf stromgeführte Erzeugung von Wärme, auf klimaneutrale Anschlüsse an Wärmenetze, aber auch auf Wasserstoff für H₂-fähige Wärmeerzeuger und Brennstoffzellen-Heizgeräte setzt. Vor diesem Hintergrund ist für das Erreichen der Klimaneutralität im Wärmebereich zu ermitteln,

• in welchem Umfang grüner Strom erforderlich und herstellbar ist,
• wie viel grüner Wasserstoff zur Aufrechterhaltung einer zuverlässigen Versorgung mit Wärme benötigt wird und auf Vorrat gehalten werden kann.

2. Zur Beziehung und zum Verhältnis von grünem Strom und grünem Wasserstoff

Städte und Gemeinden müssen bereits Mitte 2026 bzw. Mitte 2028 im Rahmen kommunaler Wärmepläne wesentliche Beiträge leisten, wenn sie erklären und darstellen müssen, wie sich Immobilien mit Wärme versorgen können/sollen. Sie könnten Perspektiven aufzeigen und damit sehr schnell für Ruhe und Sicherheit sorgen, wenn sie passende und zutreffende Antworten aufzeigen, zu denen auch Wasserstoff gehört.

Grüner Strom und grüner Wasserstoff – Grundpfeiler der Wärmewende

Der Umfang des durch Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen herstellbaren grünen Stroms ergibt sich aus der Anzahl der aufstellbaren Anlagen und deren Leistungsfähigkeit. In Deutschland sind für die Aufstellung von Windkraftanlagen 2 % der Gesamtfläche vorgesehen, zu der große Offshore-Bereiche in der Nord- und Ostsee hinzukommen. Photovoltaik-Anlagen können auf geeigneten Dächern, entlang von Autobahnen und Zugtrassen, auf Wiesen und Feldern installiert werden.

Bis 2030 soll der Anteil des erneuerbar hergestellten Stroms auf 80% anwachsen. Als volatile Energieträger bieten Sonne und Wind allerdings ein Leistungsspektrum, das von „im Überfluss vorhanden“ bis zu „nichts geht“ reicht. Bei Mangel an Sonne und Wind oder bei „Dunkelflaute“ sind Back-up-Maßnahmen unabdingbar. Dabei kann Wasserkraft oder Biogas zum Einsatz kommen, der Rückgriff auf Speicheranlagen vorgenommen werden, die Anforderung von Strom aufgrund von Vereinbarungen im europäischen Stromverbund nötig sein oder bidirektionale Ladevorgänge stattfinden u.a.m.

Das alles bietet aber noch keine sicheren Lösungen, so dass die Entscheidung getroffen wurde, die klimaneutrale Stromerzeugung vor allem durch grünen Wasserstoff zu sichern. Damit ist aber auch klar, dass neben der Produktion von grünem Strom durch Sonne und Wind sowohl die eigene Herstellung als auch der Import von Wasserstoff als Teil der Energie-/Wärmewende zwingend zu klären ist.

Zum Verlauf der Dekarbonisierung im Energie-/Wärmebereich 

Die Produktion von Strom umfasste in den Jahren 2018 bis 2022 jährlich zwischen 500 und 600 Terrawattstunden (TWh). Der Gesamtenergiebedarf 2020 betrug um die 3.000 TWh. Das folgende Bild weist aus, dass bereits 2022 Strom zu etwa 45 % durch Wind und Sonne erneuerbar hergestellt wurde.

Die Annahme, man müsste zur Klimaneutralität mengenmäßig nur noch das Vorhandene um weitere 55 % aufstocken, wäre allerdings mehr als ein Missverständnis. Stellt man den in den Jahren 2018 bis 2022 durchschnittlich erzeugten Strom mit dem Gesamtenergiebedarf von 2020 ins Verhältnis, so stellt man fest, dass die für die Gesamtenergie zu leistende Transformation um ein Vielfaches größer ist, als der Bezug auf die vorgängige Stromerzeugung ausweist.

Das wird auch von R. Wurster/U. Bünger hervorgehoben: „Der Endenergieverbrauch in Deutschland wurde 2022 durch 500 TWh Strom und 1.888 TWh fossile Moleküle (Kohle, Öl, Gas) bedient… Von den 500 TWh Strom werden bisher ca. 240 TWh (48 %), aber von den 1.888 TWh molekülbasierten Energien nur 226 TWh (12 %) erneuerbar erzeugt. Das heißt, dass für eine vollständig auf erneuerbaren Energien basierende Energieversorgung noch mindestens sechsmal so viel Energie in Form von Molekülen wie in Form von Elektronen ersetzt werden muss“ (Hzwei 2/2025, S. 56). Umgerechnet war damit 2022 der Anteil an erneuerbaren Energien geringer als 20 %. Das hat sich bis heute nur unwesentlich geändert.

Wachsender Gesamtenergiebedarf zu erwarten

Da ein direkter Einsatz von Strom (= Elektronen) effizient ist, müsste sich – theoretisch – der Gesamtenergiebedarf verkleinern. Erfahrungen zeigen, dass das aufgrund des sogenannten Rebound-Effekts aber keineswegs eintreffen muss, wie derzeit die Auslegung batteriebetriebener E-Autos bereits vermuten lässt. Steigende Nachfragen in erheblichen Umfängen kündigen sich auch durch KI-Entwicklungen an. Wie umfänglich sich der Bedarf an grünem Strom bzw. grünem Wasserstoff in den Jahren bis zum Erreichen der Klimaneutralität entwickeln könnte, ist ebenfalls anhand des Bildes zu erläutern. Die Säulen für 2022 sind real, die für 2030 und 2045 sind so dargestellt, wie sie aufgrund energiepolitischer Planungsdaten zu erwarten sind.

Mit der Säule für 2030 wird unter Berücksichtigung einer geschätzten zwei- bis dreifach höheren Strommenge ein Anteil von 80 % aus Sonne und Wind ausgewiesen, in den geschätzt der durchschnittliche Strombedarf der geplanten 6 Mio. Wärmepumpen, 15 Mio. E-Autos und erster industrieller Anwendungen eingerechnet wurde. Die Fläche der Säule verdeutlicht ein wesentliches Mehr an Strom gegenüber 2022. Fragt man danach, was bei diesem Ausbaustand bei Dunkelflaute zur Aufrechterhaltung des klimaneutralen Stromanteils an Back-up-Maßnahmen vorhanden sein muss, dann liegt der Bedarf an Ausgleichsmaßnahmen einschließlich erforderlicher Infrastrukturen in analoger Höhe zur mengenmäßigen Stromproduktion durch Sonne und Wind. Das gilt auch für den als Back-up vorgesehen grünen Wasserstoff, was in den bisherigen Planungen aber keine Berücksichtigung findet, wie der entsprechenden H₂-Säule in der Darstellung zu 2030 zu entnehmen ist. Bleibt das weiterhin so, müssen bei Mangel und Ausfall von grünem Strom weiter fossile, CO₂-erzeugende Anlagen eingesetzt werden.

Viel grüner Strom verlangt viel grünen Wasserstoff bzw. Back-up-Maßnahmen

Was beim derzeit eingeschlagenen Weg der Energie- und Wärmewende mit der Ausrichtung auf Strom beim Erreichen der Klimaneutralität eintreten würde, ist an den Säulen für 2045 zu verdeutlichen. Bei der Interpretation ist wieder zu beachten, dass sich die Menge des erneuerbar herzustellenden Stroms bis zum Wert von 100 % in Abhängigkeit vom anderen CO₂-freien Teil des Gesamtenergiebedarfs – nämlich Wasserstoff als Ersatz für fossile Grundstoffe wie Erdöl und Erdgas – ergibt. Die Steigerung des direkt herstellbaren grünen Stroms auf 100 % kann/wird dann gegenüber 2022 voraussichtlich bis zum Fünffachen betragen. Das wird davon abhängen, wie zum einen der Ausbau erneuerbarer Energien gelingt, und zum anderen, wie und in welchen Mengen importierter grüner Wasserstoff als Grundstoff für industrielle Produkte verfügbar sein wird.

Die Interpretationen des Bildes lassen erkennen, in welchem Umfang Wasserstoff für den Einsatz als Back-up in Kraftwerken vorhanden sein muss, um bei Mangel an Strom aus Sonne und Wind den dann fehlenden Strom sicher CO₂-frei liefern zu können. Dieses muss (wenn keine anderen klimaneutralen Möglichkeiten einbezogen werden können) in dem Maße erfolgen, in dem die Stromerzeugung – inklusive dem Heizen mit Strom – installiert ist. In welchem Umfang also Wasserstoffkraftwerke mit der dazu gehörenden Infrastruktur aufzubauen sind, ist abhängig von der durch Sonne und Wind erfolgten Produktion von Strom sowie dem Einbezug gesicherter CO₂-freier Ausgleichsmöglichkeiten.

Vergleich mit der Situation in Schweden

Wie unterschiedlich sich das darstellt, kann mit einem Vergleich der Situation Schwedens mit der in Deutschland aufgezeigt werden. Der schwedische Strombedarf wird zu 40 % durch Wasserkraft, zu 30 % durch Kernkraft, zu 25 % durch Windkraft und ein kleiner Rest durch andere Energieformen bedient. Der volatile Anteil an der Stromherstellung ist mit 25 % demgemäß gering und im Bedarfsfall entsprechend handhabbar. Anders in Deutschland, wo Strom aus Sonne und Wind bei Ausfall zu mehr als 80 % durch Back-up-Maßnahmen zu ersetzen ist.

Für Schweden ist daher auch ein anderer Umgang mit Strom vorfindbar, wie der mit 12.300 kWh pro Kopf hohe Stromverbrauch ausweist, der mehr als das Doppelte gegenüber dem EU-Durchschnitt mit 5.400 kWh pro Kopf ausmacht. Ein Großteil davon geht auf das Konto Heizen mit Strom, was vor allem mit Wärmepumpen geschieht. Durch seine robuste und vielseitige Stromproduktion ist Schweden aber in der Lage, die Versorgungssicherheit bei Ausfall des volatilen Stromanteils zu gewährleisten.

Ganz anders Deutschland, wo dem Ausfall des volatilen Stroms durch die Bindung an Wasserstoff begegnet werden soll. Bleibt es beim in Deutschland favorisierten Ansatz All Electric, muss für die Versorgungssicherheit mit CO₂-freiem Strom ein Back-up-System vorgehalten werden, dass auch dem Umfang des Produktionssystems von grünem Strom aus Sonne und Wind entspricht. Deutschland muss daher intensiv daran arbeiten, den Umfang der Produktion von Strom aus Sonne und Wind im Kontext einer Wasserstoffwirtschaft zu bestimmen und zu entwickeln.  

Ohne Back-up-Maßnahmen keine Energiewende

Die bisherigen Betrachtungen zeigen, dass bei unzureichender Produktion von Strom aus Sonne und Wind stets zuschaltbare Möglichkeiten für die Deckung des Strombedarfs zur Verfügung stehen müssen. Erprobte und einsetzbare Möglichkeiten sind Wasserkraftwerke, Biogasanlagen, große Batteriespeicher, Anforderungen von Strom aus angrenzenden Regionen oder aufgrund von Vereinbarungen im europäischen Stromverbund. Perspektivisch wird auch an bidirektionale Ladevorgänge gedacht, bei denen batteriebetriebene Autos einbezogen sind. Diese und weitere Möglichkeiten sind zu nutzen.

Dabei ist allerdings noch nicht abzusehen, zu welchen Leistungen sich die eine oder andere der Back-up-Maßnahmen entwickelt. Aktuell gilt, dass mit großen Speicherbatterien bereits Überbrückungen von mehreren Stunden möglich sind. Geht es um die Versorgungssicherheit über mehrere Tage bis hin zu Wochen, dann ist grüner Wasserstoff die Back-up-Maßnahme, mit der das ohne Wenn und Aber zu schaffen ist. Von der Energiepolitik ist daher der Bau und Betrieb von Wasserstoffkraftwerken vorgesehen. Die Anzahl und Leistung der erforderlichen Wasserstoffkraftwerke ergibt sich unter Einbezug sonstiger Ausgleichsmöglichkeiten aus dem Umfang des Bedarfs an grünem Strom. Darauf kann Einfluss genommen werden, wenn für die Wärmeversorgung nicht nur auf Strom aus Sonne und Wind gesetzt wird.

Es kommt darauf an, die 100-%-Marke für selbst herstellbaren Strom als den einen Teil der erforderlichen klimaneutralen Gesamtenergie mengenmäßig so zu gestalten, dass sich auch die Back-up-Maßnahmen verringern. Dieser Appell für eine Minimierungsstrategie bei grünem Strom bedeutet, Wasserstoff nicht nur als Back-up für Strom, sondern auch direkt zur Erzeugung von Wärme (und möglichst auch von Strom) einzusetzen.

3. Zum aktuellen Stand der Energie-/Wärmewende

Zur Einschätzung des Standes der Energie-/Wärmewende ist daran zu erinnern, dass es sowohl um klimaneutralen Strom inklusive CO₂-freier Back-up-Maßnahmen (= Elektronen) als auch um klimaneutrale Rohstoffe (= Moleküle) geht.

In Bezug auf Strom aus Sonne und Wind ist der Ausbaustand fortgeschritten. Im Schnitt wird gegenwärtig bereits bis zu 60 % des derzeitigen Strombedarfs erneuerbar hergestellt. Für 2030 sehen die Planungen 80 % vor, die aufgrund bereits vorliegender Entscheidungen und Beschlüsse als erreichbar erscheinen. Es ist einiges dafür getan worden, dass die vorgesehenen On- und Offshore-Maßnahmen für Windstrom, der Aufbau von Parks für Fotovoltaik und auch der Ausbau der notwendigen Infrastrukturen schneller als in der Vergangenheit umzusetzen sind.

Bei Wasserstoff: Pläne und Ankündigungen, aber kaum Umsetzungen

Anders beim grünen Wasserstoff: Es ist festzustellen, dass außer Planungen und der Aufstellung konzeptioneller Entwürfe zu wenig geschehen ist. Das muss sich nun schnell ändern, da neben dem wachsenden Strombedarf auch die umfängliche Dekarbonisierung der Grundstoffe für industrielle Prozesse ansteht. Wie groß der Bedarf an Wasserstoff wird, hängt von den Entscheidungen und Möglichkeiten zu folgenden Punkten ab:

• Back-up-Bedarf: Je nach Umfang des durch Sonne und Wind hergestellten Stroms ist Wasserstoff als Back-up nicht zu umgehen. Der Umfang kann minimiert werden, wenn im Rahmen der Energie-/ Wärmewende zur Deckung des Energiebedarfs auch andere CO₂-freie Formen zum Einsatz kommen und bei Back-up-Maßnahmen ebenso verfahren wird.
• Effizienter Einsatz von Wasserstoff: In energiepolitischen Positionen wird Wasserstoff neben der Verwendung für Grundstoffe ausschließlich als Back-up für Strom vorgesehen. Es bringt aber eine Reihe von Vorteilen, wenn Wasserstoff nicht nur als Back-up für Strom eingesetzt wird, sondern direkt zur Herstellung von Wärme zum Einsatz kommt. Das kann dann auch noch eine weitere Steigerung erfahren, wenn Wasserstoff wo immer möglich anstelle von Verbrennung elektrochemisch gewandelt sowohl Wärme als auch Strom produziert.
• Importe von Wasserstoff: Es ist bekannt, dass Länder über Gegebenheiten verfügen, um Wasserstoff vorteilhaft über den eigenen Bedarf hinaus zu produzieren und damit Handel zu betreiben. In diesen Ländern muss investiert werden, um mit der Produktion von Wasserstoff beginnen zu können. Seit Jahren wird dazu über Absprachen und Abstimmungen mit Partnerländern berichtet, ohne dass Entscheidendes passiert.

Bei der weiteren Gestaltung der Energie-/ Wärmewende wird es darauf ankommen, im Sinne der angeführten Ansätze zu Fortschritten zu kommen.

Wasserstoff – weitaus mehr als nur eine Back-up-Maßnahme

Dass Wasserstoff eine Back-up-Maßnahme für die Sicherstellung der klimaneutralen Energieversorgung ist und auch bleiben wird, gilt als sicher. Genau so eindeutig ist aber auch, dass Wasserstoff als der Energie der Zukunft weit mehr an Beachtung zukommen muss. Bereits 2045 will/soll Deutschland klimaneutral sein. Das bedeutet, dass Deutschland – in weniger als zwei Jahrzehnten – zu einer Wasserstoffwirtschaft werden muss. Umso mehr erstaunt es, das Wasserstoff weiterhin stiefmütterlich als Back-up behandelt wird.

Diese Geringschätzung von Wasserstoff findet sich auch im Koalitionsvertrag „Verantwortung für Deutschland“ (April 2025) der neuen Bundesregierung wieder, wo es heißt, dass „Deutschland … eine führende Rolle in einer europäischen Wasserstoffinitiative einnehmen (soll)“ (S. 34). Etwas weiter erfährt man aber, dass sich diese Aussage lediglich auf „industrielle Zentren“ bezieht.

Vor dem Hintergrund, dass gerade die Dekarbonisierung industrieller Produktionsprozesse eine besonders große Herausforderung in globalen Märkten darstellt, muss ein Strategiewechsel zur Erreichung der Klimaneutralität erfolgen. Gefragt sind Maßnahmen, mit denen Bürger an der Entwicklung und am Aufbau der Wasserstoffwirtschaft beteiligt werden. Auf den gegenwärtigen Zustand der Gesellschaft bezogen ist festzustellen, dass das bisher in der Wärmewende praktizierte Vorgehen vor allem zu Verunsicherungen geführt hat.

Es ist keineswegs für Jedermann nachvollziehbar, dass mit Förderungen im Milliardenbereich die Dekarbonisierung industrieller Prozesse erfolgen soll, da es zum Beispiel nach einer Umstellung für das Produkt grüner Stahl noch keinen Markt geben kann. Bis dieser im Kontext der Verpflichtung auf Klimaneutralität entsteht, sollte man sich auf die Entwicklung entsprechender CO₂-freier Technologien konzentrieren, um diese dann bei Nachfrage zur Verfügung zu haben. Dazu ist eine Harmonisierung der Termine in der EU und weltweit wichtig.  

Erstes Fazit

Auf dem Weg in die Klimaneutralität gilt für grünen Strom und die Back-up-Maßnahmen:

Grüner Strom aus Sonne und Wind bietet die Möglichkeit, klimaneutral zu werden. Da grüner Strom volatil ist, muss bei Mangel und Ausfall eine sichere Back-up-Maßnahme vorhanden sein. Dafür ist grüner Wasserstoff vorgesehen.

Es ist bekannt und bleibt weiter so, dass Energie in unterschiedlichen Formen benötigt wird. Der Gesamtenergiebedarf der vergangenen Jahre setzt sich im Verhältnis von etwa 1:5 aus Strom (= Elektronen) und aus Grundstoffen (= Moleküle) zusammen. Die direkte Anwendung von Strom wird zwar zunehmen, aufgrund des Bedarfs kann der All-Electric-Ansatz aber nicht aufgehen. Für industrielle Prozesse wird demnächst besonders viel Wasserstoff benötigt.

Zur Herstellung von grünem Wasserstoff ist stets grüner Strom erforderlich, der in Deutschland selbst nie in dem Umfang herstellbar sein wird, wie er gebraucht wird. Wasserstoff ist daher nur in der Menge selbst zu produzieren, für die grüner Strom bewusst eingeplant wird. Das muss möglichst umfänglich geschehen, wozu Entscheidungen zu treffen sind, wo und wie welche Energieformen zum Einsatz kommen. Zur Deckung des Gesamtenergiebedarfs wird Deutschland ein Importland bleiben.

Um den genannten Gegebenheiten für grünen Strom und grünen Wasserstoff energieeffizient zu entsprechen, ist eine Minimierungsstrategie für grünen Strom hilfreich. Die gelingt durch den direkt-dezentralen Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich. Von vielen werden die durch das Gebäudeenergiegesetz vorgesehenen Regelungen als bedrohlich bis existenzgefährdend empfunden. Um zu einer positiven Sichtweise zurückzufinden, muss Wasserstoff im Wärmebereich zu den Möglichkeiten der kommunalen Wärmepläne gehören und machbar werden.

Wie der Einsatz von Wasserstoff im Wärmebereich besonderen Sinn macht, wird im zweiten Teil der Serie dargestellt.

Der Autor