Natürlicher Wasserstoff gilt als einer der Hoffnungsträger für die Energiewende. Doch sein tatsächliches Potenzial ist offenbar nicht so groß wie bislang angenommen. Eine neue Studie liefert erstmals belastbare Zahlen für eine großflächige Nutzung.
Wasserstoff macht erneuerbare Energie speicherbar und gilt daher als wichtiger Baustein für die Energiewende. Denn durch die Speicherung können Schwankungen von Wind- und Solarenergie ausgeglichen werden. Der Stoff ermöglicht es außerdem, fossile Brennstoffe in Bereichen zu ersetzen, in denen eine direkte Elektrifizierung nur schwer möglich ist.
Eine besondere Rolle könnte dabei natürlicher Wasserstoff spielen. Denn dieser entsteht durch geologische Prozesse im Untergrund und entsteht im Gegensatz zu grünem Wasserstoff nicht erst mit hohem Energieaufwand.
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Doch die Nutzung des natürlichen Wasserstoffs hängt vor allem davon ab, wo und in welchen Mengen er im Untergrund vorkommt und wie schnell sich die Vorkommen regenerieren. Eine internationale Studie unter Leitung des LIAG-Instituts für Angewandte Geophysik in Hannover hat sich dieser Frage gewidmet und erstmals prozessbasierte Zahlen bereitgestellt.
Wie groß ist das Potenzial von natürlichem Wasserstoff?
Der weiße Wasserstoff, wie natürlicher Wasserstoff auch genannt wird, könnte die Versorgung mit sauberem Wasserstoff ergänzen und die Energiewende insbesondere in Regionen mit geeigneten geologischen Bedingungen voranbringen. Der natürlich im Untergrund der Erde vorkommende Stoff gilt als mögliche kohlenstoffarme Energiequelle.
Er entsteht, wenn Wasser mit eisenreichen Gesteinen aus dem Erdmantel reagiert. Dieser natürliche Prozess, der Serpentinisierung genannt wird, setzt kontinuierlich molekularen Wasserstoff frei.
Dieser wird bereits heute in manchen Gebieten, wie zum Beispiel in Mali und auf den Philippinen, als lokale Energiequelle genutzt. Doch für einen großflächigen Einsatz ist bislang noch unklar, welche Mengen im Untergrund tatsächlich entstehen und wie schnell sich neue Vorkommen bilden.
Das internationale Forscherteam unter der Leitung des LIAG-Instituts für Angewandte Geophysik hat nun erstmals prozessbasierte Berechnungen vorgelegt, um diese Fragen zu beantworten. Die Studie, die im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht wurde, liefert Zahlen zur natürlichen Wasserstoffbildung in den westlichen Pyrenäen und in Nordkalifornien.
Dabei konnten die Forscher feststellen, dass die berechneten Produktionsraten unter früheren theoretischen Schätzungen liegen. Mit ihrer vorgestellten Methode erhoffen sie sich künftig realistischere Bestimmungen der Wasserstoff-Vorkommen.
Bisherige Schätzungen zu weißem Wasserstoff zu hoch
Für ihre Studie haben die Wissenschaftler untersucht, wie viel Wasserstoff tatsächlich im Untergrund vorkommt. Auch wurde analysiert, wie schnell er gebildet wird und unter welchen Bedingungen sich nutzbare Ansammlungen entwickeln können.
In der Untersuchung wurden Vorkommen in den westlichen Pyrenäen und Nordkalifornien analysiert. In diesen Gebieten kommen verschiedene ultramafische Gesteine im oberen Erdmantel vor, die dann mit Wasser aus großen Tiefen reagieren und Wasserstoff an der Oberfläche nachweisbar machen.
Die Forscher haben nun für ihre Studie tatsächliche Raten modelliert, mit denen Wasserstoff unter realen geologischen Bedingungen erzeugt wird. Damit liefern sie erstmals prozessbasierte Zahlen, die im Gegensatz zu den theoretischen Maximalpotenzialen stehen, die bisher nur auf Schätzungen beruhten.
Dabei konnten die Forscher in den westlichen Pyrenäen eine Produktion von rund 308 Tonnen Wasserstoff pro Jahr ausmachen, in Nordkalifornien liegt die Zahl bei rund 515 Tonnen. Schätzungen waren bisher von Hunderttausenden bis Millionen Tonnen pro Jahr ausgegangen.
„Unsere Ergebnisse sind ein realistischer Ausgangspunkt, der uns zeigt, wo wir suchen müssen, welche Bedingungen die Anreicherung begünstigen und auf welche Zeitrahmen wir planen müssen“, erklärt Dr. Rodolfo Christiansen, Erstautor der Studie vom LIAG-Institut für Angewandte Geophysik. „Genau das benötigt die verantwortungsvolle Exploration jeder neuen Energieressource.“
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