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StartseiteHintergrundDas Projekt grüner Wasserstoff nimmt Fahrt auf12.06.2020

EnergiewendeDas Projekt grüner Wasserstoff nimmt Fahrt auf

Der Energieträger Wasserstoff ist ein dringend benötigter Pfeiler, um die Energiewende voranzutreiben und das Pariser Klimaschutzabkommen zu erreichen. Nicht zuletzt könnte sich Wasserstoff als Segen für die deutsche Wirtschaft erweisen - wenn er durch erneuerbare Energien gewonnen wird.

Von Alexander Budde und Barbara Schmidt-Mattern

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Wasserstoffauto tankt Wasserstoff an einer H2 Wasserstofftankstelle in Herten (imago images)
Derzeit sind 82 Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland in Betrieb, 23 sind in der Realisierung begriffen (imago images)
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Das Hüttenwerk Salzgitter: Kaum ist der untere Bereich des Hochofens angebohrt, schlagen Funken und Flammen heraus. Im Halbdunkel der Werkshalle steht Heinz Jörg Fuhrmann. Der Vorstandsvorsitzende der Salzgitter AG schaut zu, wie ein Arbeiter im Schutzanzug eine Probe nimmt. 

"Das ist der Abstich. Das flüssige Roheisen, 1466 Grad heiß, fließt aus dem Hochofen raus. Dies ist im Grunde genommen das erste greifbare Produkt auf dem Wege der Herstellung von Stahl für Kühlschränke, Automobile und Brücken." 

Bei der heutigen Stahlproduktion wird der stark kohlenstoffhaltige Brennstoff Koks benutzt. Er dient dazu, den im Eisenerz gebundenen Sauerstoff zu entfernen. Als erwünschter Nebeneffekt wird das Eisenprodukt im Höllenfeuer des Hochofens zum flüssigen Roheisen aufgeschmolzen. 

"Das Hochofenverfahren ist jetzt nicht nur in Salzgitter, sondern weltweit das produktivste und das kostengünstigste Verfahren – aber der Hochofen ist halt der CO2-Produzent in einem Hüttenwerk."

Die europäischen Stahlhersteller müssen mit rasant steigenden Kosten durch den Zukauf von Verschmutzungsrechten aus dem EU-Emissionshandel rechnen. Mit ein Grund, warum die Salzgitter AG mit ihrem Pilotprojekt SALCOS darauf setzt, das Treibhausgas lieber zu vermeiden. Möglich wird das durch eine veränderte Produktionsweise, die so genannte Direktreduktion, erläutert Alexander Redenius von der Konzernforschung.   

Ottmar Edenhofer, Chefökonom des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, spricht bei einer "Fridays For Future"-Pressekonferenz (picture alliance/ dpa/ Jörg Carstensen) (picture alliance/ dpa/ Jörg Carstensen)Klima-Ökonom - "Eine CO2-Bepreisung stärkt den Bewusstseinswandel"
Ab 2021 gibt es in Deutschland eine CO2-Bepreisung für Verkehr und Wärme. Das verstärke den Anreiz, klimaschädliche Emissionen einzusparen, sagte der Klima-Ökonom Ottmar Edenhofer, im Dlf. Alle müssten mitmachen.

"Wir ersetzen dann den heute genutzten Kohlenstoff im Hochofenprozess durch Wasserstoff. Und wenn Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert, reagiert es zu H2O, also Wasser - und das ist ja ein bekanntes Produkt, was natürlich unproblematisch ist."

Die Erwartungen an das chemische Element, das in jedem Wassermolekül steckt, sind groß: Wasserstoff kann fossile Kraftstoffe ersetzen, treibt in Brennstoffzellen Autos, Züge und Schiffe an. Heruntergekühlt und unterirdisch gelagert, dient das klimaneutrale Gas als Energiespeicher. Und Wasserstoff bringt sogar Stahl zum Schmelzen – und kann dabei die CO2-Emissionen radikal senken.

Wasserstoff holt man sich derzeit noch über den Umweg Erdgas

Erst der Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft könne der Energiewende den nötigen Schwung geben, um die nationalen Klimaziele noch zu erreichen, sagen Befürworter der Technologie. Weil Wasserstoff in seiner natürlichen Form so gut wie nie vorkommt, muss das Wundermolekül allerdings erst mit großem Energieaufwand produziert werden. 

"Hier sind wir an der Green Industrial Hydrogen-Versuchsanlage." Bereits 2018 präsentiert Projektleiter Alexander Redenius ein weiteres Forschungsprojekt, an dem die Salzgitter AG beteiligt ist. Den Wasserstoff holt man sich derzeit noch über den Umweg Erdgas, dessen Hauptbestandteil Methan viel Wasserstoff enthält. Die Projektgruppe um Redenius erforscht, wie sich das Erdgas in weiteren Schritten stufenweise durch sogenannten grünen Wasserstoff ersetzen lässt – also Wasserstoff, der mittels Elektrolyse aus Windstrom erzeugt wird. Die Versuchsanlage passt in zwei unscheinbare Industriecontainer. 

"Elektrolyse ganz einfach gesprochen, ist ja, wie man vielleicht aus dem Physikunterricht noch kennt: man hat zwei Elektroden, hält die ins Wasserglas – und dann entsteht auf der einen Seite Wasserstoff und auf der anderen Seite Sauerstoff. Das machen wir hier auch, mit einem etwas anderen Prinzip, das nennt sich Hochtemperatur-Elektrolyse. Wir haben die Möglichkeit, hier Dampf einzubinden, deswegen haben wir auch einen höheren elektrischen Wirkungsgrad."

Zapfpistole einer Wasserstofftankstelle in Berlin. (imago/photothek/Thomas Trutschel ) (imago/photothek/Thomas Trutschel )Konjunkturpaket - Neun Milliarden für die Wasserstoffwirtschaft
Seit Jahrzehnten gilt Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Bislang aber ist grüner Wasserstoff viel zu teuer. Das könnte sich jetzt ändern, mit dem Corona-Konjunkturpaket der Bundesregierung.

Mit Industriepartnern wie Siemens und Fördermitteln der EU will das Unternehmen noch viel weiterreichende Pläne verwirklichen: Bis Ende des Jahres soll auf dem Werksgelände neben sieben Windkraftanlagen auch der weltgrößte Hochtemperatur-Elektrolyseur für die kommerzielle Erzeugung von Wasserstoff entstehen. 

Auch andere Rohstahlerzeuger, darunter Marktführer Thyssen-Krupp, betreiben längst konkrete Forschungsprojekte, um ihre Produktion bis spätestens 2050 auf Wasserstoff umzustellen. Doch noch kann die Technik im Wettbewerb mit den asiatischen Billiganbietern nicht bestehen. 

"Die EU schickt sich mit dem Green Deal an, etwas durchzusetzen, zum Teil gegen die eigene Industrie und gegen die eigene Bevölkerung, was es so woanders auf der Welt nicht gibt."

Eine Nachfragequote auf EU-Ebene

Salzgitter-Chef Fuhrmann ist skeptisch, dass sich Handelspartner wie China und die USA Importzölle auf besonders mit Kohlendioxid belastete Produkte bieten ließen. Vielmehr solle sich die Bundesregierung, die in wenigen Wochen die EU-Ratspräsidentschaft übernimmt, für eine Nachfragequote auf EU-Ebene einsetzen. Ein bestimmter Prozentsatz des zum Beispiel in der Autoindustrie eingesetzten Stahls müsste grün sein – damit gäbe es einen sicheren Absatzmarkt.

Einen wichtigen Schritt in diese Richtung hat das Bundeskabinett in Berlin vor zwei Tagen getan. "Ich habe heute zu diesem Tag eine festliche grüne Krawatte angelegt. Nicht nur colorandi causa, sondern aus einem tieferen Grund."

Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (M, CDU), Entwicklungsminister Gerd Müller (r, CSU) und Bundesumweltministerin Svenja Schulze (SPD) während einer Pressekonferenz zur Vorstellung der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung. (picture alliance / John Macdougall / AFP-Pool / dpa)Die Zeichen stehen auf Grün: Die Pressekonferenz zur Wasserstoffstrategie (picture alliance / John Macdougall / AFP-Pool / dpa)

Sein äußeres Erscheinungsbild betreffend gilt Peter Altmaier als ausgesprochen uneitel. Am vergangenen Mittwoch jedoch macht der Bundeswirtschaftsminister eine Ausnahme. Gerade hat das Bundeskabinett die Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen – ein dringend benötigter Pfeiler, um die Energiewende voranzutreiben und den umweltzerstörenden CO2-Ausstoß in Deutschland zu drosseln. 

"Es ist die größte Innovation, im Bereich von Klimaschutz und Energiewende, seit der Entscheidung, mit dem EEG erneuerbare Energien in großem Ausmaße zu fördern: Windenergie, Photovoltaik und Biomasse."

Eine Hand führt den Tankstutzen in ein blaues Auto, im Hintergrund steht eine H2-Tanksäule (picture alliance / imageBROKER / Rupert Oberhäuser) (picture alliance / imageBROKER / Rupert Oberhäuser)Bundesregierung beschließt Wasserstoffstrategie
Die Bundesregierung investiert mithilfe des Corona-Konjunkturpakets neun Milliarden Euro in den Hoffnungsträger Wasserstoff, damit seine Erzeugung und Verbreitung umweltfreundlich und kostengünstiger gestaltet werden kann.

Monate-, jahrelang haben die Industrie, sowie der Verkehrs- und Energiesektor auf diesen Schritt gewartet. Zugleich sind sie selbst überwiegend passiv geblieben, besonders die Automobilbranche. Wie lange das Projekt Wasserstoff verschleppt wurde, sieht man auch daran, dass der Wirtschaftsminister – grüne Krawatte hin oder her – ganze acht Jahre zurückblicken muss, um sein Engagement in Erinnerung zu rufen:

"Am 24. Juli 2012 – ich war gerade junger Umweltminister –habe ich den damals auch noch sehr jungen Ministerpräsidenten von Baden-Württemberg besucht, Winfried Kretschmann, und wir haben gemeinsam in Stuttgart eine Tankstelle für grünen Wasserstoff besichtigt. Aber niemand hätte geglaubt, dass es noch acht Jahre dauert, bis wir uns in der gebotenen Sorgfalt und mit dem gebotenen Mut mit dieser Frage bundesweit beschäftigen."

Die Technologie und die dazugehörige Infrastruktur sind teuer, aufwändig und außerhalb von Fachkreisen schwer vermittelbar. Die Wasserstoffstrategie führte deshalb auch medial lange ein Schattendasein, der entsprechende Druck auf die Politik, zu handeln, blieb aus. Die Corona-Pandemie tat ein Übriges, um die Planungen zu verzögern. Die Opposition legt den Finger in die Wunde:

"Ich habe immer den Eindruck, dass in Teilen der Regierung, vor allem in der CDU/CSU, Wasserstoff gerade so die Rettung ist, um sich noch als Energiewende-Befürworter darstellen zu können, ohne aber tatsächlich für Erneuerbare zu sein," sagt Ingrid Nestle, Energie-Expertin der Grünen Bundestagsfraktion.

Ziel: Nummer Eins bei Wasserstoffstrategie zu werden

FDP-Vizefraktionschef Michael Theurer ergänzt:

"Die ist längst überfällig. Seit über zwölf Monaten spricht ja die Bundesregierung von dieser Wasserstoffstrategie oder kündigt sie an. Das, was da drinsteht, ist vernünftig, notwendig und richtig. Allerdings: Da ist wirklich wichtige Zeit verloren gegangen."

Umso mehr versucht die schwarz-rote Koalition in Berlin jetzt, aus der Not eine Tugend zu machen. In ihrem Konjunkturpaket hat sie vergangene Woche rund neun Milliarden Euro für den Aufbau einer Wasserstoff-Wirtschaft eingeplant. 

"Wir wollen in Deutschland mit der Wasserstoffstrategie die Nummer Eins werden, bei einer künftigen Schlüsselindustrie für die gesamte Welt. Umwelttechnik made in Germany ist schon heute ein echter Exportschlager, und das macht die deutsche Wirtschaft auch insgesamt krisenfester."

Svenja Schulze ist nicht nur Bundesumweltministerin, sondern auch Sozialdemokratin, und als solche darauf bedacht, immer auch eine Botschaft an die Gewerkschaften zu senden. Die stehen gerade auf Kriegsfuß mit der SPD wegen der abgesagten Kaufprämien für Dieselautos und Benziner. Die Wasserstoffstrategie gilt als Jobmotor, wenn Politik und Wirtschaft jetzt zügig handeln. Beispiel deutsche Autoindustrie. Die Entwicklung emissionsarmer PKW-Flotten hat sie jahrelang verschlafen. 

Ein Hochöfner bei der Arbeit - mit Schutzanzug inmitten von glühendem Stahl. (picture alliance / dpa / Rolf Vennenbernd) (picture alliance / dpa / Rolf Vennenbernd)"Grünes Wirtschaften" (5) - Energieintensive Industrie versucht nachhaltig zu werden
Die Stahlindustrie produziert laut Umweltbundesamt fast sieben Prozent der gesamten deutschen CO2-Menge im Jahr. Energieintensive Konzerne wie Thyssenkrupp versuchen sich umzustellen, doch dafür fordern sie Unterstützung.

Als Familienkutsche oder kleiner Flitzer in der Großstadt taugt das Brennstoffzellenauto allerdings nicht, dafür ist es zu teuer und zu wenig energieeffizient. Die Wasserstoff-Technologie soll hingegen überall dort zum Einsatz kommen, wo man – aus Kosten- oder Effizienzgründen – keine elektrische Alternative hat: Im Schwerlastverkehr – also bei Lastkraftwagen, Bussen, und Bahnen – in der Schiff- und Luftfahrt und bei der Produktion von grünem Stahl. Nur dort sei er rentabel und bezahlbar, erklärt Kurt-Christian Scheel, Mitglied der Geschäftsführung beim Verband der Automobilindustrie:

"Wir reden hier ja von sehr kapitalintensiven Technologien. Wir reden von sehr großen Investitionen, die industriell skaliert werden müssen. Und dafür brauchen wir rechtzeitig Angebote, damit wir die Nachfrage befriedigen können, wenn sie kommt."

82 Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland

Wenn sie denn kommt, denn das Verfahren ist komplex: Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe von Strom in seine Bestandteile zerlegt und daraus Wasserstoff gewonnen. Der kann dann unter anderem als Kraftstoff eingesetzt werden. Allein, es fehlen, nicht nur in Deutschland, massenhaft entsprechende Tankstellen. VDA-Geschäftsführer Scheel fordert deshalb einen deutlich schnelleren Ausbau der Infrastruktur:

"Wir haben zur Zeit 82 Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland in Betrieb, 23 sind in der Realisierung. Der andere Teil, ist, dass natürlich auch im Nutzfahrzeugbereich Produkte, die brennstoffzelle-angetrieben werden, deutlich teurer sind und sein werden noch für einige Zeit, als das klassische dieselmotorbetriebene Produkt. Hier bedarf es entsprechender Anreize für die Kunden."

Ralf Thalmann wäre zum Beispiel so ein Kunde, der dringend auf finanzielle Unterstützung hofft. Lange schon wartet der Chef der Cottbuser Verkehrsbetriebe darauf, wenigstens einen Teil seiner dieselbetriebenen Omnibusflotte auf Wasserstoff-Fahrzeuge umzustellen, schon Anfang letzten Jahres sagte Thalmann in einem etwas verrauschten Interview mit Lokalmedien in Richtung Berlin:

"Das ist eines unserer Zukunftsprojekte. Wir hoffen, in diesem Jahr einen Wasserstoff-Testbus zum Einsatz bringen zu können, ein Förderantrag ist gestellt."

Doch noch immer, so erklärt der Sprecher von Cottbusverkehr jetzt gegenüber unserem Programm, fährt kein Wasserstoff-Bus im Stadtgebiet, und in der gesamten Lausitz steht laut des Unternehmens nicht einzige Wasserstoff-Tankstelle. Ähnlich sieht es in anderen Gegenden Deutschlands aus. Bayern immerhin geht jetzt voran und hat vergangene Woche ebenfalls eine landesweite Wasserstoffstrategie vorgelegt. Auch im Flugverkehr soll der Anteil klimafreundlicher Kraftstoffe in Zukunft steigen, denn dort gebe es bisher keine Lösungen für den Klimaschutz, räumt Bundesumweltministerin Svenja Schulze ein:

"Und deswegen war es mir ein besonderes Anliegen, dass wir die Förderung von strombasiertem Kerosin und eine Beimischungsquote bei Flugtreibstoffen bis 2030 auf mindestens zwei Prozent ansteigen lassen."

Niedersachsen, Salzgitter: Ein Mitarbeiter steht auf dem Gelände der Salzgitter AG vor einem Stahlkocher. Der Salzgitter-Konzern hat das Geschäftsjahr 2017 mit dem höchsten Vorsteuergewinn seit der Finanzmarktkrise abgeschlossen.  (picture alliance / dpa / Julian Stratenschulte) (picture alliance / dpa / Julian Stratenschulte)Europas Stahl soll grün werden
Wasserstoff könnte das Ansehen der europäischen Stahlindustrie retten, denn damit lässt sich in absehbarer Zukunft klimaneutraler Stahl herstellen. Wirtschaftlich interessant wird es aber nur, wenn die EU dafür sorgt, dass es einen Markt gibt.

Angesichts der Herausforderungen im Klimaschutz ist das höchstens ein Tropfen auf dem heißen Stein. Auch das staatliche Rettungspaket für die Lufthansa enthält keine verbindlichen Vorgaben für den Umstieg auf grüne Kraftstoffe. Grund seien drohende Wettbewerbsnachteile, sagt die Bundesregierung. Wo Umweltschützer gerade im Flugverkehr mehr politischen Druck sehen wollen, warnen andere mit Blick auf die gesamte Wasserstoffstrategie vor allzu großen Illusionen. Es fehlen Maß und Mitte, meint Claudia Kemfert, Ökonomin am deutschen Institut für Wirtschaftsforschung, kurz DIW. Wasserstoff sei sinnvoll für die Energiewende, aber:

"Wir träumen ja seit den achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts von einer Wasserstoff-Gesellschaft. Aber jetzt zu träumen davon, Wasserstoff ist das neue Öl, und wir setzen es überall ein, das halte ich für eine Euphorie. Wir müssen ihn teuer und ineffizient produzieren, deswegen sollte man ihn bitte darauf begrenzen, wo er auch tatsächlich Sinn macht und am meisten im Einsatz ist."

Schutz der Ressourcen

Der arg verbrauchte Schlachtruf nach mehr Innovation ist das eine, das andere der Schutz der Ressourcen. Auch der Ausstieg aus Kohle und Atomkraft zwingt zur Entwicklung neuer Energieträger. Die allerdings müssen dekarbonisiert, also CO2-frei werden, um deutsche und internationale Klimaschutzziele einzuhalten. Entscheidend beim Wasserstoff ist deshalb, dass er grün ist, heißt, dass er ausschließlich aus erneuerbarem Strom hergestellt wird:

"Wenn man Wasserstoff produziert mit Kohlestrom oder Erdgas-Strom, das heißt, man nutzt fossile Energien zur Herstellung dieses Wasserstoffs – da versuchen so manche jetzt, ihre fossilen Geschäftsmodelle länger aufrecht zu erhalten. Davon raten wir explizit ab. Also es muss konzentriert werden auf grünen Wasserstoff, sonst ist es tatsächlich nicht kompatibel mit der Energiewende in Deutschland." Warnt Ökonomin Claudia Kemfert. Ihr dringlicher Appell dürfte vor allem an die Unionsparteien adressiert sein und an das CDU-geführte Bundeswirtschaftsministerium. Der für die Wasserstoff-Wirtschaft dringend benötigte Ausbau der Wind- und Sonnenkraft in Deutschland ist verglichen mit den Vorjahren fast zum Erliegen gekommen.

Monatelang stritt die Koalition in Berlin um Abstandsregeln für Windräder – getrieben von der AfD, die mit Parolen gegen Windparks regelmäßig auf Stimmenfang geht. Jetzt aber sollen bis spätestens zum Jahr 2040 Elektrolyse-Kapazitäten von zehn Gigawatt in Deutschland aufgebaut werden, um nachhaltigen grünen Wasserstoff zu produzieren. Das entspräche einer Leistung von zehn Atomkraftwerks-Blöcken. 

Das Betriebsgelände der Power-to-Gas-Anlage in Falkenhagen (Ralf Krauter/Dlf) (Ralf Krauter/Dlf)Power-to-X für die Energiewende
Ökostrom aus Sonne und Wind ist klimaneutral und unbegrenzt verfügbar, aber leider nicht unbedingt zu den Zeiten und an den Orten, an denen man gerade viel Strom benötigt. Ein möglicher Ausweg: Chemische Energieträger als Zwischenspeicher nutzen.

"Sie verwenden jetzt einfach ganz oft das Wort "grüner Wasserstoff", dass sie das wollen, aber sie haben die Frage, wie sie das hinbekommen, nicht gelöst. Über achtzig Prozent muss entweder importiert oder aus Kohlestrom kommen," rechnet Ingrid Nestle vor, Bundestags-Abgeordnete der Grünen. Nicht nur in Deutschland gleicht der Ausbau der erneuerbaren Energien einem Hürdenlauf. Globale Großmächte wie die USA, China oder auch Brasilien treten beim Klimaschutz auf die Bremse. Zugleich sind Öl und Gas auf dem Weltmarkt immer noch viel zu billig.

Ottmar Edenhofer, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, rät deshalb umso dringlicher zur mindestens europäischen, besser noch internationalen Einführung eines CO2-Preises:

"Das heißt also, dass jetzt nicht nur Strom und Industrie im europäischen Emissionshandel integriert sind, sondern dass eben dann auch alle anderen Sektoren mitreinkommen. Dass Länder, die jetzt nationale Emissionshandelssysteme im Verkehrsbereich aufbauen, dass die dann schrittweise in diesen umfassenden Emissionshandel integriert werden. Und natürlich glaube ich, dass es sehr wichtig ist, dass das ergänzt wird durch einen langfristigen Investitionsfonds, in dem Länder und Firmen, die also in CO2-freie Technologien, CO2-arme Technologien investieren, Kredite erhalten unterhalb des Marktzinssatzes." 

Bundesregierung schweigt bislang zu Forderungen

Edenhofer setzt Hoffnung vor allem auf die deutsche EU-Ratspräsidentschaft. Ummantelt vom Green Deal der Europäischen Kommission, der den Kontinent bis 2050 klimaneutral machen soll, müsse Deutschland einen weltweiten Mindestpreis für klimaschädliches Kohlendioxid auf den Weg bringen – davon ist Ökonom Edenhofer, der auch Angela Merkel berät, überzeugt. Die Bundesregierung schweigt bislang zu diesen Forderungen. Die Kanzlerin betont zwar die Notwendigkeit des Emissionshandels, doch ihr Kabinett will eine andere Maßnahme forcieren: Wasserstoff-Importe aus Südeuropa und Afrika. CSU-Politiker Gerd Müller:

"Zum einen erhalten diese Schwellen- und Entwicklungsländer Einnahme-Potenziale, und wir können zu wirtschaftliche günstigen Konditionen klimaneutralen Wasserstoff beziehen."

Aber nicht auf Kosten der anderen, mahnen die Umweltverbände. Kai Niebert, Präsident des Deutschen Naturschutzrings warnt vor einem deutschen "Energie-Kolonialismus" und Antje von Broock, Bundesgeschäftsführerin des Bundes für Umwelt und Naturschutz ergänzt in einer Online-Pressekonferenz:

"Selbstverständlich dürfen wir unseren Bedarf nicht erfüllen, indem wir in Nordafrika für uns grünen Wasserstoff produzieren, aber für den Rest der Länder, die uns da unterstützen würden, keine Energieversorgung garantieren."

Hinzu kommt, dass die Pläne für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff noch in den Kinderschuhen stecken. Und ähnliche Pläne für den Aufbau riesiger Solaranlagen in der Sahara versandeten vor ein paar Jahren, mangels ernsthafter Bemühungen von Wirtschaft und Politik. Das soll diesmal beim Aufbau einer internationalen Wasserstoff-Wirtschaft anders werden – wünscht sich zumindest die Bundesregierung.

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