Moderne Elektrolyse-Anlagen zur Wasserstofferzeugung verwenden Strom aus regenerativen Energien, um grünen Wasserstoff zu erzeugen. Die sogenannten Power-to-Gas-Verfahren nutzen dafür regenerativ erzeugten Überschussstrom. Wenn also zum Beispiel mehr Windenergie zur Verfügung steht als aktuell benötigt wird, kann dieser Strom genutzt werden, um Wasserstoff zu erzeugen. Um 1 Kilogramm Wasserstoff zu erzeugen, sind 50 bis 60 Kilowattstunden Strom notwendig.
Doch wie viel Energie steckt in diesem erzeugten Kilo Wasserstoff? Um diese Frage zu beantworten, betrachten wir den Brennwert von Wasserstoff. Der Brennwert sagt aus, wie viel Wärmeenergie entsteht, wenn 1 Kilogramm des Energieträgers verbrannt wird, inklusive der Wärme der entstehenden Abgase.
Gut zu wissen: Wasserstoff verbrennt ohne CO2-Emissionen. Bei der Verbrennung entsteht lediglich reines Wasser.
Verbrennt man 1 Kilogramm Wasserstoff, setzt dies 33,3 Kilowattstunden Energie frei.
Es entsteht also ein Verlust von rund 26 Prozent, wenn 53 Kilowattstunden Strom notwendig sind, um 1 Kilo Wasserstoff herzustellen. Der Wirkungsgrad der Elektrolyse liegt demnach aktuell bei rund 74 Prozent. Das klingt zunächst womöglich nicht besonders effizient. Dennoch ist es vorteilhaft, denn die Alternative wäre deutlich ineffizienter. Kämen nämlich keine Power-to-Gas-Verfahren zum Einsatz, wäre der überschüssig produzierte Strom nicht speicherbar.
Es müsste künstlich, zum Beispiel durch Bremsen oder Anhalten von Windrädern, dafür gesorgt werden, dass die Stromerzeugung trotz guter Windverhältnisse verringert wird oder ausbleibt. Das wäre deutlich ineffizienter als grünen Wasserstoff zu erzeugen, der anschließend vielfältig genutzt werden kann und der Umwelt dabei einen großen Gefallen macht. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass die Elektrolyse-Technik in Zukunft noch effizienter wird und höhere Wirkungsgrade erreicht.
Ein Wirkungsgrad von 100 Prozent lässt sich kaum erreichen. So treten zum Beispiel bei der Speicherung von Solarstrom in Hausakkus und späterem Verbrauch ebenfalls geringe Verluste auf.
In der Effizienz der Wasserstofferzeugung liegt dennoch ein großes Potenzial. Das zeigen aktuelle Entwicklungen. So könnte zukünftige Elektrolyse-Technik bereits in wenigen Jahren mit Wirkungsgraden von 70 bis zu 80 Prozent arbeiten, wie aktuelle Forschungsergebnisse zeigen. Dann wären nur noch 40,4 Kilowattstunden Strom notwendig, um 1 Kilogramm Wasserstoff mit einem Brennwert von 33,3 Kilowattstunden Energie zu erzeugen. Die Antwort auf die Frage „Wie viel Strom braucht man für 1 Kilogramm Wasserstoff?“ dürfte sich also in den kommenden Monaten und Jahren verändern.
