Der Zusammenhang zwischen natürlichen Wasserstoffflüssen und Produktionswirtschaftlichkeit

Warum versteckter Wasserstoff wichtig ist

Während die Welt nach sauberen Brennstoffen als Ersatz für Öl und Gas sucht, setzen einige Wissenschaftler und Start‑ups auf „natürlichen Wasserstoff“ – Wasserstoffgas, das sich unter der Erde von selbst bildet. Wenn große, zugängliche Vorkommen existieren, könnten sie kohlenstoffarme Energie liefern, ohne große Fabriken oder riesige Solarparks zu benötigen. Diese Studie stellt eine einfache, aber entscheidende Frage: Kommen die heute beobachteten natürlichen Wasserstoffflüsse auch nur annähernd an das heran, was für reale Energieprojekte erforderlich wäre?

Zwei Wege, wie die Erde Wasserstoff speichern kann

Die Autoren beschreiben zwei grundlegende unterirdische Wasserstoffszenarien. In einem sich selbst auffüllenden System reagieren Gestein und Wasser schnell genug, dass neu gebildeter Wasserstoff kontinuierlich das ersetzt, was entweicht oder hochgepumpt wird – theoretisch verhält es sich wie eine erneuerbare Ressource. In einem Akkumulationssystem sickert Wasserstoff über Tausende von Jahren aus dem Gestein und sammelt sich langsam in unterirdischen Fallen an, ähnlich wie bei konventionellen Gasfeldern. Beide Systeme werden hauptsächlich durch Reaktionen zwischen Wasser und eisenreichen Gesteinen sowie durch die langsame Spaltung von Wasser durch natürliche Radioaktivität gespeist. Die entscheidende Unbekannte ist, ob eine dieser Prozesse schnell und konzentriert genug ist, um eine industrielle Produktion zu tragen.

Messung dessen, was tatsächlich aus dem Boden kommt

Um die Debatte mit Zahlen zu untermauern, sammelte das Team weltweite Daten über an die Oberfläche tretenden Wasserstoff an Quellen, Quellenwassern, Bergwerken und Bohrlöchern. Sie unterschieden zwischen dem Gesamtfluss (wie viele Kubikmeter Gas pro Jahr austreten) und dem Flussdichten (wie intensiv der Fluss pro Flächeneinheit ist). Wo nur die Flussdichte bekannt war, rechneten sie sie in einen ungefähren Gesamtfluss um. Über verschiedene geologische Umgebungen hinweg – von alten Kontinentalkernen (Kraten) bis hin zu auf Land gehobenen Ozeankrustenstücken (Ophiolithe) – liegen die meisten gemessenen Wasserstoffflüsse zwischen hunderttausend und zehn Millionen Kubikmetern pro Jahr. Nur eine Handvoll Orte, wie einige Ophiolithgebiete und ein Bohrloch in Mali, erreichen das obere Ende dieses Bereichs, und selbst dort mischt sich Wasserstoff oft mit anderen Gasen.

Wasserstoff im Vergleich zur Ökonomie von Erdgas

Da es nahezu keine offenen Daten von speziellen Wasserstoffbohrungen gibt, vergleichen die Autoren diese natürlichen Flüsse mit dem, was in der Erdgasindustrie üblich ist. Ein typisches Onshore‑Gasbohrloch in den Vereinigten Staaten produziert mehrere zehn Millionen Kubikmeter Gas pro Jahr; riesige Felder können pro Bohrloch hunderte Millionen Kubikmeter jährlich erreichen, oft über Jahrzehnte. Technoökonomische Studien zu zukünftigen Wasserstoffprojekten legen nahe, dass ein Wasserstoffbohrloch, um wettbewerbsfähig zu sein, wahrscheinlich im Bereich von zehn bis hundert Millionen Kubikmetern Wasserstoff pro Jahr liefern müsste, in hoher Reinheit, über zwanzig bis dreißig Jahre. Wenn die beobachteten natürlichen Flüsse gegen ihren Wasserstoffanteil aufgetragen werden, liegen fast alle Messpunkte deutlich unter diesen wirtschaftlichen Schwellen. Hohe Flüsse gehen meist mit niedrigen Wasserstoffprozenten einher, und hochreiner Wasserstoff tritt fast immer nur bei moderaten Durchflussraten auf.

Wie viel Wasserstoff produziert der Planet?

Die Autoren zoomen dann von lokalen Quellen auf das globale Bild heraus. Jüngste Schätzungen deuten darauf hin, dass natürliche Prozesse in der kontinentalen Kruste einige wenige Milliarden Kubikmeter Wasserstoff pro Jahr erzeugen könnten. Ein Großteil des globalen Wasserstoffbudgets stammt jedoch aus praktisch unerreichbaren Bereichen, wie dem tiefen Meeresboden oder Unterwasservulkanen, wo sich Gase schnell im Meerwasser auflösen. Wenn man diese Bereiche ausschließt und spekulative Quellen wie sehr tiefen „primordialen“ Wasserstoff aus dem Erdmantel abzieht, wird die Menge an Wasserstoff, die realistisch an Land akkumulieren könnte, deutlich kleiner. Anhand von Analogien zu Öl und Gas, bei denen nur ein winziger Bruchteil der erzeugten Kohlenwasserstoffe jemals in nutzbaren Lagerstätten gebunden wird, schätzt die Studie, dass weltweit an Land nur einige zehn Millionen Kubikmeter Wasserstoff pro Jahr in unterirdischen Reservoirs gespeichert werden könnten.

Langsam füllende, kleine unterirdische Tanks

Setzt man diese Zahlen zusammen, folgern die Autoren, dass wirtschaftlich attraktive Wasserstofflagerstätten wahrscheinlich einen langfristigen Aufbau erfordern, statt eines schnellen, sich selbst erneuernden Flusses. Wenn Gesteine unter der Erde jährlich etwa zehn Millionen Kubikmeter Wasserstoff erzeugten und nur ein winziger Bruchteil davon unter einer dichten Deckschicht gefangen würde, könnte es in der Größenordnung von zehntausend Jahren dauern, ein Reservoir groß genug zu füllen, um für einige Jahrzehnte kommerzielle Produktion zu ermöglichen. Selbst unter sehr optimistischen Annahmen liegt die Zeitskala noch im Bereich von Jahrhunderten. Das bedeutet, dass rentable Lagerstätten wahrscheinlicher seltene, langlebige Akkumulationen in spezifischen geologischen Umgebungen sind – etwa bestimmte Ophiolithgürtel, Riftzonen oder dicker sedimentbedeckter alter Krustenbereich – und weniger wahrscheinlich schnell nachfüllende natürliche „Brunnen“.

Was das für eine Wasserstoffzukunft bedeutet

Für Nicht‑Spezialisten ist die Kernaussage: Natürlicher Wasserstoff ist real und lokal mitunter reichlich vorhanden, aber die Flüsse, die wir derzeit messen können, reichen bei weitem nicht aus, um großflächige Energieprojekte in einer sich selbst erneuernden Weise zu betreiben. Die Studie argumentiert, dass wirklich erneuerbare, kontinuierlich nachfüllende unterirdische Wasserstoffquellen wahrscheinlich keinen nennenswerten kommerziellen Beitrag leisten werden. Stattdessen, so die Schlussfolgerung, wird natürlicher Wasserstoff, falls er in zukünftigen Energiesystemen eine Rolle spielt, konventionellem Gas ähneln: gezielte Exploration nach seltenen Akkumulationen, sorgfältige Bewertung der langfristigen Bohrlochleistung und Aufmerksamkeit für die notwendige Infrastruktur und Nebenprodukte wie Helium oder geothermische Wärme.

Zitation: Franke, D., Klitzke, P., Bagge, M. et al. The relationship between natural hydrogen flow rates and production viability. Sci Rep 16, 3036 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36749-y

Schlüsselwörter: natürlicher Wasserstoff, geologische Energie, unterirdische Gaslagerstätten, Wasserstoffexploration, Energiewende