Was ist Wasserstoff? Einfach erklärt

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde und im gesamten Universum. Als Energieträger findet er in Industrie und anderen Branchen seit Beginn des 20. Jahrhunderts Anwendung – vor allem jedoch kommt ihm im Zuge der laufenden Energiewende eine besondere Bedeutung zu. 

Da Wasserstoff fast ausschließlich in chemischen Verbindungen auf der Erde vorkommt, benötigt es spezielle Verfahren zur Wasserstoffgewinnung. Wir schauen uns bestehende, aber auch moderne und nachhaltige Verfahren zur Gewinnung an. Zudem beleuchten wir, welches Potenzial Wasserstofftechnologien für Morgen haben – und warum Forschung und Bildung für eine grüne Zukunft unverzichtbar sind.

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Wasserstoff Definition und Eigenschaften

Mit einem Massenanteil von mindestens 70 Prozent ist Wasserstoff das am häufigsten im Universum vorkommende Element – und gleichzeitig das kleinste. Es handelt sich um ein farbloses und geruchloses Gas und tritt auf der Erde in gebundener Form in nahezu allen chemischen Verbindungen auf, vornehmlich ist er in Wasser gebunden. 

Weitere bemerkenswerte Eigenschaften sind:

Wasserstoff zeichnet sich insbesondere durch seine vielseitigen Einsatzmöglichkeiten als Energiespeicher aus. Er kann als Kraftstoff für Fahrzeuge, als Rohstoff für die Industrie und als Brennstoff für Heizungen verwendet werden – und als grüner Wasserstoff CO₂-Emissionen deutlich verringern. Damit nimmt er eine unterstützende Kernfunktion in der Energiewende ein und ermöglicht es die Volatilität von erneuerbarer Energieerzeugung auszugleichen. 

Wasserstoff als Element im Periodensystem

Wasserstoff trägt das chemische Symbol „H“ und ist, wie der Name verrät, vornehmlich in Form von Wasser (H2O) auf der Erde vorhanden. Er besitzt die geringste Atommasse und besteht aus einem Proton und einem Elektron, weswegen es sich im Periodensystem an erster Stelle (links oben) befindet. Unter natürlichen Bedingungen tritt er auf der Erde hauptsächlich in chemischen Verbindungen auf, insbesondere als molekularer Wasserstoff, bei dem zwei Atome zu H2 verbunden sind.

Wasserstoffproduktion und -verwendung

Wasserstoff eignet sich hervorragend für die Energiespeicherung und für die Energieumwandlung bzw. industrielle Prozesse. Auch im Bereich Mobilität, Luft- und Raumfahrt, Elektronik- sowie Lebensmittelindustrie und in Raffinerien findet er Verwendung. Da er allerdings, wie wir gelernt haben, nur in Verbindungen vorkommt, muss er unter Energieaufwand abgespalten werden, zum Beispiel aus:

Durch Anwendung chemischer, elektrischer, thermischer oder solarer Energie werden diese Substanzen voneinander getrennt, um reinen, ungebundenen Wasserstoff zu erzeugen. Eine der bekanntesten und konventionellen Formen der Wasserstoffgewinnung ist die Dampfreformierung von Erdgas, das mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen katalytisch umgewandelt wird. Dabei entsteht allerdings neben Wasserstoff auch Kohlendioxid, was eine negative Umweltbilanz zur Folge hat.

Man nennt den in diesem Verfahren hergestellten Wasserstoff auch „grauen Wasserstoff“, um auf den CO₂-Ausstoß hinzuweisen. Es existieren zahlreiche weitere Farbcodes, die auf den Herstellungsprozess verweisen – wobei sich „grüner Wasserstoff“ auf die nachhaltige Herstellung durch Elektrolyse mit grüner Energie bezieht. 

Wasserstoff in der Industrie

Um Nachhaltigkeitsziele umzusetzen, steht die Industrie vor der Aufgabe, umweltschonende Praktiken zu implementieren. Derzeit befinden wir uns in der Übergangsphase zu einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft. In den zahlreichen Wasserstoffproduktionsprozessen gibt es unterschiedliche Ansätze, um Treibhausgasemissionen und insbesondere Kohlendioxid zu minimieren. 

Die Rolle von Wasserstoff in der Energiewende

Wasserstofftechnologien sind ein entscheidender Faktor in unserer Entwicklung zur CO₂-neutralen Wirtschaft. Trotzdem muss der Fokus hier auf erneuerbarer Energie in allen Formen liegen. Wasserstoff braucht Erneuerbare Energien, um nachhltig zu sein. Wasserstofftechnologien unterstützen die Energiewende, können sie aber nicht allein herbeiführen.

Der Einsatz von Wasserstoff kann positive Wirkungen in folgenden Bereichen zeigen:

Sicherheitsaspekte bei der Verwendung von Wasserstoff

Bekanntermaßen gilt Wasserstoff als schnell entzündend, was ihn als Kraftstoff auszeichnet. In Verbindung mit Sauerstoff bzw. Luft verbrennt er zu Wasser, womit vom Wasserstoff ein gewisses Gefahrenpotenzial ausgeht.

Dennoch birgt Wasserstoff keine vergleichsweise größeren Gefahren als der Umgang mit beispielsweise Erdöl oder Erdgas und ist in Gefahrensituationen einfacher und schneller einzudämmen als konventionelle Kraftstoffe. Durch die Erfahrungen der Industrie mit Wasserstoff haben sich entsprechende Sicherheitsvorkehrungen etabliert.

Andere Aspekte, die zur Sicherheit im Umgang mit Wasserstoff zu beachten sind:

Wasserstoff – Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Die aufwendigen Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff existieren bereits seit Anfang des 20. Jahrhundert. Die Anwendung von Wasserstoff in Raffinerien, der Herstellung von Düngemitteln und Methanol ist seither eine etablierte Praxis, die häufig auf der Verwendung von Erdgas als Ausgangsstoff basiert.

Der verstärkte Einsatz von Technologien zur Gewinnung von grünem Wasserstoff in Industrie und anderen Bereichen wurde in den letzten Jahren vor allem durch das wachsende Bewusstsein für Umweltprobleme und den Bedarf an nachhaltigen Energiequellen vorangetrieben. Die steigende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien, wie Sonnen- und Windenergie, hat die Elektrolyse als eine Möglichkeit zur Speicherung und Umwandlung von Überschussenergie in Wasserstoff attraktiver gemacht. Durch den Einsatz von grünem Wasserstoff, gewinnt die Wasserstoffwirtschaft zunehmend an Bedeutung als ein Beitrag – wenn auch bei weitem nicht der einzige – Beitrag zur Energiewende und zur Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Im Zuge der Energiewende finden derzeit relevante Prozesse statt: So werden für die Energiegewinnung, zum Heizen und der Mobilität Wasserstoff und entsprechende Technologien eingesetzt. In der Industrie löst grüner Wasserstoff fossile Brennstoffe sukzessive ab, CO₂ Emissionen werden somit minimiert. Dem Prozess der Elektrolyse kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. 

So hat sich Österreich mit seiner Wasserstoffstrategie folgende Ziele gesetzt:

Bildung und Fortschritt: Expert*innen sind gefragt

Langfristig braucht es kluge Köpfe, nicht nur in der Forschung. So müssen Expert*innen den Einsatz von Wasserstofftechnologien planen, betreiben, warten und Leistungen analysieren sowie optimieren können. Aus diesem Grund entwickelt die FH Technikum Wien ein praxisnahes Studienangebot. Im Jahr 2024/25 (vorbehaltlich Akkreditierung durch die AQ Austria) startet unser dualer Bachelor-Sudiengang Wasserstofftechnik, für den Sie sich bewerben können – und einen wertvollen Beitrag zu einer grünen Gesellschaft leisten können. Somit gestalten Sie eine klimaneutrale Zukunft entscheidend mit.

FAQ: Häufig gestellte Fragen zu Wasserstoff