Grüner Wasserstoff wird mit elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen produziert, in der Regel Photovoltaik oder Windenergie. Die Umwandlung von Strom aus erneuerbaren Energien in gasförmige oder flüssige Energieträger ist unter dem Begriff Grüner Wasserstoff bekannt, oder auch: Power-to-X (PtX). Grauer Wasserstoff hingegen wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Das Kohlendioxid, das dabei entsteht, wird in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt den globalen Treibhauseffekt. Bei der Produktion von einer Tonne grauem Wasserstoff entstehen mehr als zehn Tonnen CO2.
Grüner Wasserstoff lässt sich vielfältig einsetzen: als klimafreundlicher Energieträger für LKWs, zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel, zur nachhaltigen Produktion von Stahl oder Zement oder auch als sogenannter nachhaltiger Luftfahrttreibstoff („Sustainable Aviation Fuels“). Die PtX-Technologie trägt deshalb nicht nur dazu bei, den Flug-, Schiffs- und Schwerlastverkehr und andere Industriebereiche zu dekarbonisieren, die nicht oder nur schwer elektrifizierbar sind. Mit PtX lassen sich auch Stromüberschüsse aus Wind- oder Solarkraft langfristig speichern. Grüner Wasserstoff kann dann zur Überbrückung von längeren Phasen mit geringer Sonneneinstrahlung oder einer Windflaute rückverstromt werden.
Wasserstoff wird durch Elektrolyse gewonnen. Dabei wird Wasser mithilfe von Strom in Wasser-stoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt. Im „Elektrolyseur“ gibt es zwei Elektroden, an denen eine Spannung anliegt. Dazwischen befindet sich eine Flüssigkeit oder eine Membran – ein sogenannter Elektrolyt. An der Anode entsteht Sauerstoff, an der Kathode Wasserstoff. Wird zur Elektrolyse Strom aus erneuerbarer Energie genutzt, spricht man von Grünem Wasserstoff. Die Produktion durch Elektrolyse ist nicht neu. Neu ist jedoch die Kombination mit Erneuerbaren Energien, ebenso wie die benötigten Größendimension für einen substanziellen Beitrag zur globalen Dekarbonisierung.
Klimaneutralität bis 2045 – ohne den Einsatz von PtX-Technologien kann Deutschland dieses Ziel nicht erreichen. Doch zurzeit macht elektrolytisch hergestellter Wasserstoff nur etwa 4 Prozent der weltweiten Wasserstoffproduktion aus. Klimaneutralität bedeutet, nur noch so viele Treibhausgase auszustoßen, wie auch wieder gebunden werden können. Konkret erfordert das eine Reduktion der Treibhausgase um 95 Prozent (Stand 2021). Der restliche, kaum vermeidbare Ausstoß von CO2 könnte durch Aufforstungen gebunden oder unterirdisch gespeichert werden.
