Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (Fraunhofer ISI) in Karlsruhe hat eine Meta-Analyse zu Wasserstoff veröffentlicht. Laut dem Institut wertete das Forschungsteam mehr als 100 nationale und internationale Faktenchecks aus und fasste deren Ergebnisse systematisch zusammen.

Die Analyse basiert auf insgesamt 774 Einzelaussagen, die die Forschenden thematisch bündelten und zu 77 übergeordneten Meta-Aussagen verdichteten. Diese decken laut Fraunhofer ISI zentrale Themen wie Markthochlauf, Infrastruktur, Kosten, Industrieanwendungen, Wasserbedarf sowie Emissionen ab. Die Ergebnisse stellt das Institut in Form eines Berichts sowie über eine interaktive Anwendung mit 77 Karten zur Verfügung.

Differenzierte Rolle für H2

Den Auswertungen zufolge kommt Wasserstoff im künftigen Energiesystem eine differenzierte Rolle zu. Besonders relevant ist er laut Studie in Bereichen, in denen eine direkte Elektrifizierung technisch oder wirtschaftlich schwer umsetzbar ist. Dazu zählen insbesondere die Stahl- und Chemieindustrie sowie der internationale Flug- und Schiffsverkehr.

Pilotprojekte zur wasserstoffbasierten Direktreduktion von Eisenerz zeigen nach Angaben des Instituts die technische Umsetzbarkeit, verdeutlichen jedoch zugleich den steigenden Bedarf an erneuerbarem Strom und geeigneter Infrastruktur. „Unsere Analysen zeigen, dass Wasserstoff dort enorme Wirkung entfalten kann, wo es heute keine gleichwertigen Alternativen gibt – aber ebenso, dass ein unkoordinierter Aufbau von Wasserstoffinfrastrukturen wertvolle Ressourcen und Zeit kosten würde“, resümiert Nils Bittner, Hauptautor der Studie.

Infrastruktur gesteuert entwickeln

Beim Infrastrukturausbau identifiziert die Studie einen zentralen Engpass. Laut Fraunhofer ISI stellen Pipelines langfristig die kostengünstigste Transportoption dar, ihr Aufbau erfordert jedoch hohe Investitionen und langfristige Planung. Eine flächendeckende Versorgung von Haushalten mit Wasserstoff halten die ausgewerteten Quellen dagegen überwiegend weder für notwendig noch für wirtschaftlich.

Auch bei den Kosten sehen die Forschenden weiterhin Herausforderungen. Grüner Wasserstoff ist laut Analyse derzeit deutlich teurer als fossile Alternativen oder direkt elektrifizierbare Anwendungen. Zwar gehen viele der ausgewerteten Studien von sinkenden Kosten durch Skaleneffekte und technologische Fortschritte aus, jedoch hängt die Wirtschaftlichkeit weiterhin stark vom jeweiligen Einsatzbereich ab.

Im Mobilitätssektor zeigen die Ergebnisse ein differenziertes Bild: Während Wasserstoff aufgrund hoher Energiedichten Vorteile bei Reichweite und Leistung bietet, erreichen batterieelektrische Antriebe deutlich höhere Wirkungsgrade. Bittner rät zu einer realistischen Einschätzung der Potenziale sowie einer klaren Priorisierung von Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkten.

Umweltwirkungen bewertet
Beim Wasserbedarf relativiert die Analyse verbreitete Annahmen. Für die Elektrolyse werden laut Fraunhofer ISI rund 9 bis 10 Liter Wasser pro Kilogramm Wasserstoff benötigt. Die Emissionen hängen stark von der Herstellungsart ab: Grüner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom kann demnach nahezu klimaneutral produziert werden, während grauer Wasserstoff aus fossilen Quellen rund zwei Prozent der globalen CO2-Emissionen verursacht. Blauer Wasserstoff aus Erdgas mit CO2-Abscheidung reduziert Emissionen, steht jedoch aufgrund verbleibender Emissionen und möglicher Methanleckagen in der Kritik.

Insgesamt kommt die Meta-Analyse zu dem Ergebnis, dass Wasserstoff weder eine universelle Lösung noch eine reine Nischentechnologie ist. Vielmehr handelt es sich laut Fraunhofer ISI um einen gezielten Baustein der Energiewende. Entscheidend sei, verfügbare Mengen in den Anwendungen mit dem größten Nutzen einzusetzen und parallel die notwendigen Infrastrukturen, internationalen Partnerschaften und erneuerbaren Stromkapazitäten auszubauen.

Die Studie entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „H2-Companion“. Dieses begleitet die Modellregionen „H2-Wandel“ und „H2-GeNeSiS“ wissenschaftlich. Das Förderprogramm „Modellregion Grüner Wasserstoff“ des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg stellt dafür über 48 Millionen Euro aus Landesmitteln und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung bereit.

Der H2-Faktencheck des Fraunhofer ISI steht als PDF zum Download bereit.