Hat Wasserstoff Zukunft? Technologie für die Energiewende

Wasserstoff (chemisches Symbol H₂) ist das häufigste Element im Universum. Als Energieträger kommt er auf der Erde jedoch kaum in reiner Form vor. Daher muss man ihn erst herstellen.

Er kann anschließend vielseitig genutzt werden, zum Beispiel:

Heute wird Wasserstoff hauptsächlich in der Industrie eingesetzt, vor allem in der Chemieproduktion oder in Raffinerien. Langfristig könnte Wasserstoff jedoch auch als saisonal speicherbarer gasförmiger Energieträger eine wichtige Rolle im erneuerbaren Energiesystem spielen.

Er kann helfen, Energieangebot und -nachfrage auszugleichen und so Versorgungsspitzen zu glätten. Dadurch gewinnt er eine zentrale Bedeutung für die Versorgungssicherheit. Wasserstoff kann helfen, Engpässe zu vermeiden, Energie langfristig vorzuhalten und die Stabilität des gesamten Energiesystems zu erhöhen.

Für die Herstellung von Wasserstoff gibt es verschiedene Verfahren. Einige davon sind bereits weit verbreitet, andere befinden sich noch in Entwicklung.

Bei der Elektrolyse werden Wassermoleküle mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

Ökologisch sinnvoll ist dieses Verfahren aber nur dann, wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen stammt. Idealerweise wird dafür überschüssiger Ökostrom genutzt.

Die derzeit am häufigsten eingesetzte Methode ist die Dampfreformierung von Erdgas. Dabei wird Erdgas unter Zufuhr von Wasserdampf in Wasserstoff umgewandelt.

Dieses Verfahren ist kostengünstig, verursacht jedoch hohe CO₂-Emissionen. Es fallen etwa 13 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff an.

Neben Elektrolyse und Dampfreformierung gibt es weitere Methoden zur Wasserstoffherstellung.

Dazu zählen die Vergasung fester Brennstoffe wie Kohle oder Biomasse oder auch die Methanpyrolyse. Viele dieser Technologien befinden sich noch in der Forschung oder werden aktuell weiterentwickelt.

Wasserstoff wird nach der Art seiner Herstellung unterschieden. Die verschiedenen Varianten der Wasserstoff-Herstellung werden mit Farben bezeichnet.

Wasserstoff wird bereits in vielen Bereichen genutzt, allerdings meist noch auf Basis fossiler Produktion.

Rund 90 % des weltweiten Wasserstoffverbrauchs entfallen auf die Chemieindustrie und Raffinerien.

Weitere Einsatzgebiete sind:

In Zukunft könnte Wasserstoff helfen, besonders energieintensive Industrieprozesse klimafreundlicher zu gestalten.

Im Verkehrssektor ist Wasserstoff vor allem für den Schwerverkehr interessant. LKWs und Busse brauchen nämlich viel Energie und legen oft lange Strecken zurück. Batterien wären dafür sehr schwer und würden lange Ladezeiten verursachen.

Wasserstoff lässt sich dagegen schnell tanken, bietet große Reichweiten und belastet das Fahrzeuggewicht weniger. Auch bei Zügen, Schiffen und Flugzeugen wird bereits an wasserstoffbasierten Lösungen gearbeitet.

Anders ist die Lage jedoch beim Personenverkehr. Wasserstoffautos sind weniger effizient, teurer und im Betrieb energieintensiver als batterieelektrische Fahrzeuge. Bei der Umwandlung von Wasserstoff zu Strom geht nämlich Energie verloren. Moderne E-Autos sind also effizienter, günstiger und können außerdem auf ein deutlich dichteres Ladenetz zurückgreifen.

Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich könnte künftig die Energiespeicherung sein.

Durch den Ausbau von Wind- und Solarenergie entstehen an sehr windigen oder sonnigen Tagen immer häufiger Stromüberschüsse. Wasserstoff ermöglicht es, diese Energie langfristig zu speichern und später wieder zu nutzen.

Dieser überschüssige Strom aus erneuerbaren Energien kann mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden. Dieser Prozess wird als Power-to-Gas bezeichnet.

Der Wasserstoff kann anschließend:

Gerade für saisonale Energiespeicherung könnte diese Technologie eine wichtige Rolle spielen.

Die weltweite Wasserstoffproduktion liegt derzeit bei rund 100 Millionen Tonnen pro Jahr. Der Großteil dieses Wasserstoffs wird jedoch noch aus fossilen Quellen hergestellt. Nur etwa 1 % der Produktion erfolgt derzeit über Elektrolyse.

Einer der größten Vorteile von Wasserstoff ist jedoch seine hohe Skalierbarkeit durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Mit dem globalen Ausbau erneuerbarer Energien gewinnt jedoch klimafreundlich produzierter Wasserstoff zunehmend an Bedeutung.

Besonders Regionen mit hervorragenden Wind- und Solarressourcen besitzen hohes Potenzial. Dazu gehören etwa Chile, Australien, Namibia, Südafrika, Spanien, Portugal, Nordeuropa oder Nordafrika. Diese Länder könnten künftig große Mengen erneuerbaren Wasserstoffs zu wettbewerbsfähigen Preisen produzieren.

Auch in Österreich spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle für die Energiewende. Seit 2022 setzt die österreichische Wasserstoffstrategie klare Ziele für den Aufbau einer eigenen Wasserstoffwirtschaft. Bis 2030 wird eine Elektrolyseleistung von rund 1 GW angestrebt.

Auf dem Weg zur Klimaneutralität wird der Bedarf an Wasserstoff steigen. Um diesen zu decken, wird Österreich neben eigener Produktion auch auf Importe von erneuerbarem Wasserstoff angewiesen sein. Internationale Partnerschaften und gut ausgebaute Transportwege gewinnen deshalb zunehmend an Bedeutung.

Wien soll bis 2040 zur zentralen Wasserstoff-Drehscheibe im Osten Österreichs werden. Mit Wien Energie, den Wiener Netzen und den Wiener Linien kann die Wiener Stadtwerke-Gruppe die gesamte Wertschöpfungskette abbilden: Von der Produktion über die Verteilung und Speicherung bis zur Nutzung.

In Sachen H2 übernimmt Wien Energie eine Pionier-Rolle und führt zahlreiche Forschungen, Tests und Projekte durch. Ziel ist es, Produktion, Infrastruktur und Anwendung schrittweise auszubauen. Ein kurzer Überblick über unsere Projekte:

Wien Energie hat gemeinsam mit den Wiener Netzen eine Elektrolyseanlage in Wien-Simmering errichtet. Die Anlage hat eine Leistung von 3 Megawatt und kann täglich bis zu 1.300 Kilogramm grünen Wasserstoff aus erneuerbarem Strom produzieren. Das reicht aus, um etwa 60 Busse/LKW zu betanken.

Unsere H2-Erzeugungsanlage ist die erste ihrer Art und Größenordnung, mit der direkt in Wien grüner Wasserstoff aus Ökostrom erzeugt wird.

Seit 2021 steht in der Leopoldau unsere erste H2-Tankstelle für Busse und LKWs. Die Anlage befindet sich auf dem Gelände der Busgarage der Wiener Linien. Eine weitere Wasserstoff-Tankstelle haben wir 2024 neben der H2-Erzeugungsanlage in Simmering errichtet.

Beide Wasserstofftankstellen werden direkt vom Produktionsstandort Simmering mit grünem Wasserstoff versorgt. Sämtliche Fahrzeuge können auf den standardisierten Druckniveaus von 350 bzw. 700 bar betankt werden.

Die H2-Tankstellenn dienen nicht nur der regelmäßigen Versorgung der wasserstoffbetriebenen Busse der Wiener Linien. Sie stehen auch zahlreichen Verkehrs- und Logistikunternehmen aus Österreich und Europa zur Verfügung. Zu den Nutzer*innen zählen unter anderem PORR, die MA 48 sowie IKEA.

Im Sommer 2023 wurde im Kraftwerk Donaustadt der weltweit erste Wasserstoff-Betriebsversuch an einer kommerziell genutzten Gas- und Dampfturbinenanlage in dieser Leistungs- und Effizienzklasse erfolgreich durchgeführt.

Dabei wurde Wasserstoff (H2) dem normalerweise eingesetzten Energieträger Erdgas bis zu 15 Volumenprozent beigemischt. Gestartet wurde der Versuch mit 5 Volumenprozent Wasserstoff. Dieser Anteil wurde schrittweise an einzelnen Testtagen erfolgreich auf bis zu 15 Volumenprozent angehoben.

Das Potenzial für grünen Wasserstoff im Kraftwerksbetrieb ist groß: Bereits bei einer Beimischung von 15 vol.% Wasserstoff im Kraftwerk Donaustadt im Regelbetrieb könnten jedes Jahr rund 33.000 Tonnen CO₂ eingespart werden.

Solche Tests gelten als technologischer Meilenstein auf dem Weg zu wasserstofffähigen, emissionsarmen Gaskraftwerken. Solche Grünen Kraftwerke spielen eine wichtige Rolle im Energiesystem der Zukunft.

Sie können flexibel Strom und Wärme erzeugen, genau dann, wenn Wind- und Solarenergie nicht ausreichend zur Verfügung stehen. Damit verbinden sie Versorgungssicherheit mit Klimaschutz und und tragen dazu bei, langfristige Klimaziele wie die Klimaneutralität bis 2040 zu erreichen.

Wien Energie treibt Wasserstoff‑Projekte gezielt in Form sogenannter H₂‑Valleys voran. Dabei handelt es sich um regionale Wasserstoffcluster, in denen Produktion, Infrastruktur und Nutzung von Wasserstoff eng miteinander verknüpft werden. Solche H₂‑Valleys schaffen erste funktionierende Wertschöpfungsketten und ermöglichen, dass Wasserstoff unter realen Bedingungen eingesetzt und weiterentwickelt wird.

Für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft sind diese regionalen Cluster von zentraler Bedeutung. Sie verbinden erneuerbare Energiequellen mit Industrie, Verkehr und Energieversorgung und zeigen, wie ein integriertes Wasserstoffsystem praktisch funktionieren kann. Dadurch entstehen wichtige Erfahrungen und Standards, die später in nationale und internationale Wasserstoffnetze einfließen können.

Auf diesem Weg arbeitet Wien Energie gemeinsam mit Projektpartnern daran, länderübergreifend H₂‑Valleys aufzubauen. Langfristig kann Wien so zu einer zentralen Wasserstoffd‑rehscheibe in Österreich und im europäischen Energiesystem werden.

An folgenden H2-Valley Projekten ist Wien Energie wesentlich beteiligt: