Noémie Meier

Nachhaltig in die Zukunft

16. Mai 2025

Wasserstoff als nachhaltige Energiequelle

Im Hinblick auf den Klimawandel ist es wichtig breit zu denken, wenn es um zukünftige Energieversorgung geht. Das Verbrennen von fossilen Brennstoffen setzt Stoffe frei, welche zu dem Treibhausgaseffekt beitragen. Dies führt zu einer unnatürlich schnell fortschreitenden Erderwärmung. Aus diesem Grund beschäftigt sich ein Teil der Forschung mit alternativen und nachhaltigen Energiequellen. Dazu gehört auch der Wasserstoff. In folgendem Blogartikel werden wir uns mit Wasserstoff als Energiequelle beschäftigen und auf die verschiedenen Möglichkeiten eingehen, wie man Wasserstoff gewinnen kann.

Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem und kommt nur gebunden in der Natur vor. Das ist darauf zurückzuführen, dass es aufgrund seines einzelnen Valenzelektrons, sehr reaktiv ist. Wenn wir also von Wasserstoff sprechen, so meinen wir das kovalent[1] gebundene H2.

Verbrennt man Wasserstoff wird etwa zehnmal mehr Energie freigesetzt als bei der Verbrennung von Erdgas. Zudem entsteht bei dieser Verbrennungsreaktion Wasser, ein Produkt, welches im flüssigen Zustand eher harmlos für unser Klima ist. Vor allem im Vergleich mit Stoffen, die bei der Verbrennung von diversen fossilen Brennstoffen entstehen. So reagiert Methan bei einer Verbrennung zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff. Braunkohle verbrennt neben Kohlenstoffdioxid auch zu Schwefeloxiden. Gelangt dieses in die Luft, kann es zu saurem Regen und dadurch zu Waldsterben kommen.

Das heisst Wasserstoff hätte als Energiequelle erhebliche Vorteile gegenüber den fossilen Brennstoffen. Jedoch hat auch der Wasserstoff seine Nachteile. Die Speicherung von Wasserstoff birgt viele Risiken. Es ist das kleinste bekannte Molekül und bei Raumtemperatur gasförmig. In Kontakt mit Sauerstoff kommt es schnell zu stark exothermen[2] Reaktionen, sogenannten Knallgasreaktionen. Wegen der Grösse des Moleküls ist es unerlässlich Gefässe mit Wasserstoff darin gründlichst abzudichten. Um die Gefahr zu verringern, dass ein Wasserstoffmolekül trotzdem durch eine Dichtung entweicht, kühlt man den Wasserstoff oder speichert ihn unter hohem Druck, damit er flüssig ist. Diese Methoden der Speicherung sind jedoch nicht Energieeffizient, weshalb auch in diesem Bereich Forschung betrieben wird. Darauf jetzt noch einzugehen, würde jedoch den Rahmen sprengen.

Woher soll der Wasserstoff kommen?

Auf diese Frage gibt es viele mögliche Antworten. In folgendem Text wird die Gewinnung des grauen, des grünen sowie des weissen Wasserstoff erläutert. Die Farben haben nichts mit dem Aussehen des Wasserstoffs zu tun. Sie bezeichnen lediglich die Methode, mit der er gewonnen wird. 

Beginnen wir mit grauem Wasserstoff. Er wird aus Methan (CH4) unter der Abspaltung von Kohlenstoffdioxid gewonnen. Man spricht aber auch von grauem Sauerstoff, wenn man eine Wasserstoffelektrolyse (siehe zweite Abbildung) betreibt und dazu Erdgas verbrennt. Dabei wird genauso Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Aufgrund dieser Emissionen wird diese Art der Gewinnung nicht als sehr ökologisch angesehen.

Abb1: Gewinnung grauer Wasserstoff, Quelle: https://www.ewe.com/de/zukunft-gestalten/wasserstoff/die-farben-des-wasserstoffs/grauer-wasserstoff

Im Gegensatz dazu steht der grüne Wasserstoff. Dieser entsteht durch Elektrolyse von Wasser, wobei die Elektrolyse hier von erneuerbaren Energiequellen betrieben wird. Das heisst Windräder, Solarpanels oder Wasserkraft. Man kann sich das ganze so vorstellen: Hat man gerade einen besonders windigen Tag und kann die ganze Energie, die dadurch über Windräder entsteht, nirgends mehr brauchen, so lässt man die überschüssige Energie in die Elektrolyse fliessen. Damit hat man die Frage der Speicherung von Energie durch nachhaltige Energiequellen gelöst. Der Vorteil der Wasser-Elektrolyse ist es, dass man sie nach Bedarf ein und ausstellen kann. Wie eine solche Elektrolyse ungefähr funktioniert, sehen Sie in der folgenden Abbildung.

Auch wenn die Möglichkeiten des grünen Wasserstoffs vielversprechend klingen mögen, so reichen die bisherigen Wasserstofferträge in der Menge nicht aus, um den Energiebedarf von uns zu decken.

Abb2: Modell einer Elektrolyse Apparatur, Quelle: https://mith2indiezukunft.jimdofree.com/wasserstoff-1/wasserelektrolyse/

Das bringt uns zu einer neueren Methode, dem weissen Wasserstoff. Dabei handelt es sich um sehr gross vermutete Wasserstoffvorräte in Gebirgszügen. Dort soll durch einen Prozess, der Serpentinisierung genannt wird, Wasserstoff entstehen. Das bezeichnet den Prozess, bei dem Mantelgestein mit Wasser reagiert. Dabei bilden sich neue Mineralien und eben weisser Wasserstoff. Die geologischen Bedingungen für Serpentinisierung sind nur dann gegeben, wenn das tiefliegende Mantelgestein an die Oberfläche gelangt und dort mit Wasser reagieren kann. Am besten sind die Bedingungen für Serpentinisierung deshalb in Gebirgsketten, was diese Methode der Wasserstoffgewinnung für die Schweiz sehr interessant macht.


[1] Kovalente Bindungen sind sogenannte Elektronenpaarbindungen. Hierbei teilen zwei Atome gegenseitig die Elektronen.

[2] Energie freisetzende Reaktionen. Beispiele sind alle Verbrennungsreaktionen, bei welchen Wärmeenergie freigesetzt wird.