Wasserstoff kann mit Ökostrom entstehen und trotzdem eine erhebliche Klimabelastung mitbringen. Eine modellierte Lieferung über Ammoniak nach Deutschland zeigt, wie viel die Energieversorgung der weiteren Verarbeitung ausmacht – und warum eine bessere Klimabilanz noch keine rundum saubere Umweltbilanz garantiert.
Der Wasserstoff reist nicht als Wasserstoff
Am Elektrolyseur beginnt die Lieferung, doch ihre Umweltbilanz ist dort noch längst nicht entschieden. Soll Wasserstoff über weite Strecken nach Deutschland gelangen, kann er zunächst in Ammoniak umgewandelt werden. Am Ziel wird daraus wieder Wasserstoff gewonnen. Ammoniak dient in dieser Kette also als Transportmedium. Der Umweg bringt zusätzliche chemische Prozesse mit sich, die Energie benötigen und Emissionen verursachen können.
Wie stark diese Verarbeitung ins Gewicht fällt, zeigt eine Modellrechnung des Instituts für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, kurz ifeu. Darin entsteht Wasserstoff in Nordafrika beziehungsweise Nahost durch alkalische Elektrolyse mit erneuerbarem Strom. Anschließend wird er zu Ammoniak verarbeitet, über 4.000 Kilometer per Schiff nach Deutschland transportiert und dort zurückgewonnen. Untersucht wird eine berechnete Lieferkette mit festgelegten technischen Annahmen, kein konkreter Importvertrag.
Im Basisfall beträgt die Klimabelastung 86 Gramm CO₂-Äquivalente je Megajoule bereitgestelltem Wasserstoff. Wird zusätzlich die Ammoniaksynthese mit erneuerbarem Strom versorgt, sinkt sie auf 46 Gramm. Allein die Stromversorgung dieses Verarbeitungsschritts verändert das Ergebnis damit erheblich. Der Ökostrom am Elektrolyseur ist wichtig, reicht aber nicht aus, um die Klimabilanz der fertigen Lieferung zu beurteilen.
Die Rechnung stammt aus einem ifeu-Teilbericht, den das Umweltbundesamt im September 2026 veröffentlicht hat. Abgeschlossen wurde die Untersuchung im August 2025. Ihr Nutzen liegt hier vor allem im gezielten Vergleich: Er macht sichtbar, an welcher Stelle nach der Wasserstoffherstellung ein großer Teil der berechneten Klimabelastung entsteht.
Warum die Ammoniaksynthese so viel ausmacht
Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Für den anschließenden Transport als Ammoniak kommt Stickstoff hinzu, der aus der Luft gewonnen wird. Im Haber-Bosch-Verfahren werden Wasserstoff und Stickstoff unter Druck chemisch verbunden. Aus dem Wasserstoff entsteht ein anderes Molekül. Die Energie für diesen Schritt muss zusätzlich bereitgestellt werden; ihre Klimabilanz ergibt sich nicht aus der Herkunft des Wasserstoffs.
Genau darin liegt der Unterschied zwischen den beiden Modellvarianten. Im Basisfall B-01 läuft die Elektrolyse mit erneuerbarem Strom, die nachfolgenden Schritte sind jedoch nicht durchgehend erneuerbar versorgt. Den größten Beitrag zur Klimabelastung liefert laut Bericht die Herstellung des Transportmediums, vor allem die Ammoniakproduktion im Haber-Bosch-Verfahren. Die Frage nach dem Strom für die Synthese betrifft deshalb keinen kleinen Nebenprozess, sondern einen wesentlichen Teil der Bilanz.
In der Variante V-21 erhält zusätzlich die Ammoniaksynthese erneuerbaren Strom. Der Schiffstransport nach Deutschland und die anschließende Rückspaltung bleiben unverändert. Die 46 Gramm beschreiben somit keine vollständig erneuerbar versorgte Zielkette. Sie zeigen, wie viel sich im gewählten Modell bereits durch die zusätzliche Umstellung der Synthese erreichen lässt.
Auch am deutschen Ende der Lieferung ist noch Arbeit nötig. Bei der Ammoniakspaltung, auch Cracking genannt, wird die chemische Verbindung wieder aufgebrochen. Das benötigt Energie. Danach folgen Trennung, Reinigung und Verdichtung des Wasserstoffs. Erst diese Schritte stellen das gewünschte Produkt bereit. Welche Wärme- und Stromquellen dabei zum Einsatz kommen und wie die Prozesse ausgelegt sind, prägt ebenfalls die Umweltbilanz. Die technische Lösung muss nicht bei jedem Cracker gleich aussehen.
Was 86 und 46 Gramm aussagen
Die beiden Zahlen messen die berechnete Treibhauswirkung der Bereitstellung, nicht den Stromverbrauch. CO₂-Äquivalente fassen die Klimawirkung verschiedener Treibhausgase zusammen. Das Megajoule bezieht sich auf den Energieinhalt des in Deutschland bereitgestellten Wasserstoffs, gemessen am unteren Heizwert. Beide Varianten werden damit auf dieselbe Energiemenge bezogen und lassen sich vergleichen.
Zur Einordnung zieht der Bericht außerdem eine fossile Wasserstoffreferenz heran. Gegenüber dieser Referenz beschreibt er für den Basisfall rund zehn Prozent weniger Klimabelastung, für die Variante mit erneuerbarer Ammoniaksynthese rund fünfzig Prozent weniger. Die fünfzig Prozent beziehen sich also auf den fossilen Vergleichswert, nicht auf den Rückgang von 86 auf 46 Gramm. Die beiden Hauptwerte sind gerundete Modellergebnisse, keine gemessenen Emissionen einer Lieferung.
Die Lebenszyklusanalyse reicht über den laufenden Anlagenbetrieb hinaus. Sie berücksichtigt Energie- und Rohstoffvorketten sowie Infrastruktur einschließlich ihres Lebensendes. Auch erneuerbarer Strom bringt deshalb Umweltlasten mit: Herstellung, Bau und Entsorgung der Erzeugungsanlagen werden auf deren Stromerzeugung verteilt. Das ist etwas anderes als fossile Betriebsemissionen, erklärt aber, weshalb erneuerbare Energie in dieser Bilanz nicht ohne jede Umweltwirkung bleibt.
Wie gut die Zahlen eine konkrete Lieferung beschreiben würden, hängt auch von den zugrunde gelegten Stromdaten ab. Die Untersuchung verwendet dafür Bezugsjahre 2021 und 2022 und für Nordafrika/Nahost einen vereinfachten regionalen Ansatz. Sie liefert damit keinen aktuellen Emissionsnachweis für ein bestimmtes Exportland. Belastbar ist hier vor allem die Erkenntnis aus dem Vergleich der Prozessschritte. Betrachtet wird die Bereitstellung des Energieträgers, nicht seine vollständige spätere Nutzung etwa in einem Fahrzeug.
Weniger Treibhausgase lösen nicht jedes Umweltproblem
Die zusätzliche erneuerbare Energieversorgung verbessert die Klimabilanz deutlich. Andere Umweltwirkungen folgen jedoch nicht automatisch derselben Richtung. Für den Wasserstoff-Basisfall über Ammoniak errechnet die Untersuchung ein deutlich höheres Versauerungspotenzial als für ihre fossile Referenz. Gemeint ist die mögliche Wirkung von Emissionen, die zur Versauerung von Böden und Gewässern beitragen können. In die Rechnung gehen unter anderem Ammoniak- und Stickoxidemissionen sowie vorgelagerte Prozesse ein.
Gerade bei den direkten Emissionen aus der Ammoniakspaltung ist die Datenlage allerdings dünn. Trotz Literaturrecherche und Expertengesprächen fanden die Autoren dazu keine berichteten Daten. Sie mussten Annahmen zum Ammoniakschlupf und zur Restoxidation verwenden. Ammoniakschlupf bezeichnet Ammoniak, das dem Prozess unverbraucht entweicht. Die daraus berechneten Umweltlasten sind entsprechend unsicher; sie zeigen keinen beobachteten Schaden an einem bestimmten Boden oder Gewässer.
Für die Bewertung kommt es deshalb auf beides an: die mögliche Belastung und die Qualität der Daten. Aus den Annahmen lässt sich weder eine zwingende Belastung jeder realen Anlage ableiten noch Entwarnung geben. Die Rechnung macht vielmehr deutlich, warum die stofflichen Emissionen der Ammoniakprozesse neben ihrem Energiebedarf Aufmerksamkeit verdienen. Eine klimafreundliche Stromversorgung ersetzt keine wirksame Abgasbehandlung.
Was Beschaffer über die gesamte Lieferung wissen müssen
Wer Wasserstoff beschafft, braucht damit mehr als einen Herkunftsnachweis für den Strom am Elektrolyseur. Zur Umweltqualität der Lieferung gehört auch, wie die Ammoniaksynthese versorgt wird und woher die Energie für Rückspaltung und Aufbereitung kommt. Die Modellrechnung zeigt den Grund: Obwohl die Elektrolyse unverändert bleibt, kann die weitere Verarbeitung zu erheblich unterschiedlichen Klimabilanzen führen.
Der Blick auf solche Umwandlungen hilft auch bei anderen synthetischen Energieträgern. Wer etwa verstehen möchte, wie e-Methanol in eine deutsche Biodieselkette gelangt, muss zwischen dem Ausgangsstoff, seiner Verarbeitung und dem späteren Einsatz unterscheiden. Die Wasserstoffwerte aus dem Ammoniakmodell lassen sich darauf nicht übertragen. Gemeinsam ist beiden Fragen aber, dass die erneuerbare Herkunft eines Ausgangsstoffs allein noch nicht die gesamte Verarbeitung beschreibt.
Noch davor steht die Entscheidung, welche Umwandlungen für einen bestimmten Einsatz überhaupt gebraucht werden. Wo Strom direkt hilft und wo Moleküle gebraucht werden, ist deshalb eine wichtige Anschlussfrage für die Energieinfrastruktur. Ist eine Lieferung über Ammoniak vorgesehen, müssen ihre einzelnen Schritte wiederum so beurteilt werden, wie sie tatsächlich ausgelegt und versorgt sind.
Für diese Kette nennt der ifeu-Bericht konkrete Verbesserungsansätze: erneuerbare Energie für weitere Prozessschritte, wirksame Abgasnachbehandlung bei Ammoniakprozessen und regelmäßige, transparent berichtete Emissionsmessungen. Das sind technische und regulatorische Empfehlungen, keine neu geschaffene Importvorschrift. Belastbare Messdaten würden zugleich helfen, unsichere Annahmen durch besser belegte Werte zu ersetzen. Für Beschaffer werden damit drei Angaben entscheidend: welche Energie die Verarbeitung antreibt, wie Abgase behandelt werden und welche Emissionen tatsächlich gemessen wurden.
Quellen und weiterführende Informationen
- Umweltbundesamt: Klima- und Umwelteffekte der Herstellung von PtGLS-Produkten und technische Maßnahmen zur Minderung, Publikationsübersicht, September 2026.
- ifeu/Umweltbundesamt: Teilbericht, Texte 138/2026. Prozessbeschreibung S. 50–52; Modellpfade S. 70–75; Methodik S. 82–89; Klimavergleich S. 90–92; Versauerung S. 103–104; Minderungsmaßnahmen und Datenbedarf S. 118–119 und 145–149. Studienabschluss August 2025.
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