Wasserstoff aus der Erde: Gamechanger für die Energiewende?

Der Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft spielt eine zentrale Rolle im Übergang zu einer klimaneutralen Energieversorgung und Industrie. Neben „grünem“ und „blauem“ Wasserstoff rückt eine weitere mögliche klimafreundliche Wasserstoffquelle in den Fokus: der geologische Wasserstoff.

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt, blauer Wasserstoff entsteht aus Erdgas mit Abscheidung des entstehenden CO₂. Geologischer Wasserstoff könnte dagegen wie Erdgas aus dem Untergrund gefördert werden. Kann er zur Energiewende beitragen?

Wachsendes Interesse an einer möglichen Ressource

Geologischer Wasserstoff ist molekularer Wasserstoff aus dem geologischen Untergrund. Immer wieder in den Schlagzeilen ist der natürliche Wasserstoff, der durch natürlich ablaufende geologische Prozesse entsteht und auch „weißer“ oder „goldener“ Wasserstoff genannt wird. Er kann diffus in die Atmosphäre austreten oder sich bei passenden geologischen Bedingungen unterirdisch ansammeln.

Das Interesse an natürlichem Wasserstoff stieg nach der Entdeckung einer natürlichen wasserstoffreichen Gasquelle in Mali. Diese Quelle versorgte das nahe gelegene Dorf Bourakébougou ab 2011 für einige Jahre mit Strom. Dies ist der erste dokumentierte Fall einer dauerhaften Gewinnung und Nutzung natürlichen Wasserstoffs.

In den letzten Jahren hat die Forschung und Erkundung von natürlichem Wasserstoff in vielen Regionen zugenommen. Zuletzt gab es etwa Berichte über mögliche Vorkommen in Belgien und Kanada. Erhöhte Wasserstoffkonzentrationen an einem Ort allein sind jedoch noch kein Beweis für eine größere Ansammlung.

Unklarheit über wirtschaftlich nutzbare Vorkommen

Relativ gut erforscht sind bisher vor allem die geologischen Prozesse, bei denen Wasserstoff entsteht. Relevant sind vor allem die Reaktionen bestimmter eisenhaltiger Gesteinsarten mit Wasser sowie die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch Strahlung aus radioaktivem Zerfall.

Es fehlen jedoch verlässliche Daten darüber, ob sich der entstandene Wasserstoff tatsächlich in Lagerstätten ansammelt und wirtschaftlich gefördert werden könnte.

Die Einschätzung von Fachleuten über die Potenziale des natürlichen Wasserstoffs gehen weit auseinander. Die Vorkommen lassen sich nur schwer abschätzen, da gleich mehrere Herausforderungen bestehen:

• Die Migration, Ansammlung und Speicherung des Wasserstoffs im Gestein sind bisher nur wenig verstanden.
• Zudem ist bei im Boden gemessenem Wasserstoff häufig nicht sicher, ob er wirklich aus geologischen Prozessen stammt. Denn Wasserstoff kann auch durch mikrobielle Prozesse oder bei Bohrungen durch Reibung oder Korrosion entstehen.

Kein Gamechanger in großem Stil

Sollten abbaubare Wasserstoffvorkommen gefunden werden, könnten die Produktionskosten voraussichtlich deutlich geringer ausfallen als bei grünem Wasserstoff aus Elektrolyse. Ein Ersatz für den grünen Wasserstoff wäre natürlicher Wasserstoff aber wohl nicht: Die meisten Fachleute sehen ihn eher als Ergänzung.

Vor allem dezentrale Anwendungen scheinen vielversprechend, etwa in der Co-Produktion mit Helium, im Zusammenhang mit Geothermie oder für die lokale Energieerzeugung. Letzteres scheint beispielsweise vielversprechend für die Versorgung von Bergbaustandorten, da die Ausgangsgesteine für die Entstehung von Wasserstoff auch wertvolle Mineralien beinhalten können.

Gesetzliche Regelungen und gezielte Forschungsförderung nötig

Die aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen für die Suche nach und Förderung von natürlichem Wasserstoff unterscheiden sich international deutlich und erschweren teils die Exploration.

In Deutschland gilt Wasserstoff seit dem Wasserstoff-Beschleunigungsgesetz von April 2026 als bergfrei – Erkundung und Abbau erfordern daher nicht mehr die Einwilligung der Grundstückseigentümer, unter deren Land die Lagerstätte liegt. Dies kann die Exploration und den späteren Abbau erleichtern. Zusätzlich könnte eine gezielte staatliche Förderung die Forschung beschleunigen und eine fundiertere Einschätzung ermöglichen, ob natürlicher Wasserstoff zukünftig als Ressource verwendet werden kann.

Gezielte Stimulation im Untergrund: „orangefarbener“ Wasserstoff

Eine weitere Möglichkeit, an der aktuell geforscht wird, ist die gezielte Stimulation der Bildung von Wasserstoff im geologischen Untergrund. Dafür würde eine wasser- oder katalysatorhaltige Flüssigkeit in bestimmte eisenhaltige Gesteinsformationen injiziert, die Injektionsflüssigkeit in einem Kreislauf zurückgeführt und der erzeugte Wasserstoff daraus extrahiert.

Die stimulierte Wasserstoffproduktion hätte den Vorteil, dass sie an vielen Standorten weltweit möglich wäre, da sie lediglich eine geeignete eisenreiche Gesteinsart als Ausgangsgestein benötigt. Die Methode befindet sich jedoch in einem früheren Entwicklungsstadium als die Gewinnung natürlichen Wasserstoffs – bislang beschränkt sich die Forschung weitgehend auf Laborexperimente.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die chemischen Reaktion im Untergrund zu beschleunigen. Auch mögliche Umweltrisiken müssen noch besser untersucht werden, etwa Veränderungen des mikrobiellen Ökosystems im Boden durch die Stimulationsflüssigkeiten oder eine Kontamination des Grundwassers. Dass für die Stimulation Hydraulic Fracturing („Fracking“) und die Injektion von Chemikalien nötig wären, könnte einen negativen Einfluss auf die öffentliche Akzeptanz der Methode haben, vor allem in Deutschland und anderen europäischen Ländern.

Weitere Informationen finden Sie hier im Impulspapier. ESYS – Energiesysteme der Zukunft ist eine gemeinsamen Initiative von acatech, Leopoldina und Akademienunion. 

Weitere Beiträge zum Thema auf unserem Blog:

Wasserstoff: Welche Rolle seine Emissionen für eine klimaneutrale Industrie spielen von Dr. Kathleen Mar und Prof. Dr. Rainer Quitzow, RIFS

Wasserstoff: Wie die Akzeptanz in Unternehmen erhöht werden kann von Dr. Janika Kutz und Felix Zimmermann, Fraunhofer IAO

Elektrifizierung oder Wasserstoff: Konkurrenz um die Energiewende? von Felix Schreyer, PIK