Natürlicher Wasserstoff könnte langfristig zu einer kohlenstoffarmen Energieversorgung beitragen. Eine neue geophysikalische Studie zeigt jedoch, dass die tatsächlichen Bildungsraten deutlich niedriger sein können als frühere theoretische Schätzungen. In den westlichen Pyrenäen entstehen den Berechnungen zufolge rund 308 Tonnen pro Jahr, in Nordkalifornien etwa 515 Tonnen. Entscheidend sind deshalb nicht nur die Bildung, sondern auch Speicherung, Anreicherung und wirtschaftliche Förderbarkeit.
Wie groß ist das Potenzial von natürlichem Wasserstoff?
| Untersuchungsgebiet | Gesteinsart | Berechnete Wasserstoffproduktion | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| Westliche Pyrenäen | Fertile Lherzolithe | Rund 308 Tonnen pro Jahr | Mantelgesteine wurden durch geologische Dehnungsprozesse in geringere Tiefen verlagert |
| Nordkalifornien | Verarmte Harzburgite | Rund 515 Tonnen pro Jahr | Untersuchung der Coast Range Ophiolite |
| Frühere theoretische Modelle | Ultramafische Gesteine | Teilweise Hunderttausende bis Millionen Tonnen pro Jahr | Physikalische und chemische Begrenzungen wurden häufig nicht berücksichtigt |
- Natürlicher Wasserstoff wird auch als geologischer oder weißer Wasserstoff bezeichnet.
- Er entsteht durch natürliche chemische Reaktionen im Untergrund.
- Ein wichtiger Bildungsprozess ist die Serpentinisierung eisenreicher Mantelgesteine.
- Die tatsächliche Klimabilanz hängt von Exploration, Förderung und Transport ab.
- Eine hohe Bildungsrate bedeutet noch nicht automatisch eine wirtschaftlich nutzbare Lagerstätte.
Was ist bei der neuen Studie zu natürlichem Wasserstoff passiert?
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des LIAG-Instituts für Angewandte Geophysik hat untersucht, wie viel natürlicher Wasserstoff in zwei geologisch besonders interessanten Regionen tatsächlich entstehen kann. Analysiert wurden die westlichen Pyrenäen sowie Nordkalifornien.
Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht. Anders als frühere Arbeiten betrachtet die neue Untersuchung nicht nur das theoretisch vorhandene Potenzial, sondern modelliert die tatsächliche jährliche Wasserstoffproduktion unter realistischen geologischen Bedingungen.
Die Forschenden kombinierten geophysikalische Messdaten mit thermodynamischen und kinetischen Modellen. Dadurch konnten sie berechnen, wie schnell Wasserstoff tatsächlich im Untergrund entsteht und welche physikalischen Prozesse seine Bildung begrenzen.
Für die westlichen Pyrenäen ergibt sich eine Produktion von rund 308 Tonnen Wasserstoff pro Jahr. In Nordkalifornien liegt die berechnete Produktionsrate bei etwa 515 Tonnen jährlich. Beide Werte liegen deutlich unter früheren theoretischen Schätzungen, die teilweise von Hunderttausenden oder sogar Millionen Tonnen pro Jahr ausgingen.
Die Studie bedeutet jedoch keineswegs, dass natürlicher Wasserstoff als Energiequelle uninteressant geworden ist. Vielmehr liefert sie erstmals realistischere Zahlen, mit denen sich zukünftige Explorationsprojekte deutlich besser planen lassen.
Wie konnten die Forschenden die Wasserstoffproduktion berechnen?
Die eigentliche Herausforderung bei der Erforschung natürlichen Wasserstoffs besteht darin, dass die entscheidenden Prozesse mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche stattfinden. Direkte Beobachtungen sind dort praktisch unmöglich. Deshalb nutzte das internationale Forschungsteam modernste geophysikalische Methoden, um den Untergrund dreidimensional zu rekonstruieren und anschließend die chemischen Reaktionen zu simulieren.
Die Forschenden kombinierten mehrere wissenschaftliche Disziplinen miteinander. Neben Geophysik kamen Geologie, Geochemie, Thermodynamik und Reaktionskinetik zum Einsatz. Dadurch entstand ein wesentlich realistischeres Modell als bei früheren Untersuchungen.
Welche Daten wurden ausgewertet?
Für die Modellierung nutzte das Forschungsteam unter anderem:
- Schwerefelddaten zur Bestimmung der Dichte verschiedener Gesteinskörper.
- Magnetfelddaten zur Erkennung eisenhaltiger Gesteine.
- Seismische Messungen zur Rekonstruktion der Untergrundstruktur.
- Geologische Kartierungen.
- Temperaturmodelle.
- Chemische Eigenschaften der Mantelgesteine.
- Thermodynamische Berechnungen der Wasser Gestein Reaktionen.
Aus diesen Informationen entstand ein dreidimensionales Modell der untersuchten Regionen. Anschließend simulierten die Forschenden, wie schnell die chemischen Reaktionen tatsächlich ablaufen und wie viel Wasserstoff unter den vorhandenen Bedingungen entstehen kann.
Da Mantelgesteine mehrere Kilometer tief liegen können, lassen sie sich nicht direkt untersuchen. Geophysikalische Messungen ermöglichen es, ihre Lage, Größe, Temperatur und Eigenschaften indirekt zu bestimmen. Erst dadurch können realistische Modelle der Wasserstoffbildung erstellt werden.
Warum fallen die neuen Produktionsraten deutlich niedriger aus?
Der wichtigste Unterschied zu früheren Untersuchungen liegt in der Betrachtungsweise. Frühere Studien berechneten häufig das maximale theoretische Potenzial der vorhandenen Gesteinsmengen. Dabei wurde angenommen, dass nahezu das gesamte reaktionsfähige Material Wasserstoff produzieren könnte.
In der Realität wird dieser Prozess jedoch durch zahlreiche physikalische und chemische Faktoren begrenzt. Genau diese Einschränkungen berücksichtigt das neue Modell erstmals umfassend.
Welche Prozesse bremsen die Wasserstoffbildung?
- Die Löslichkeit von Wasserstoff im Porenwasser ist begrenzt.
- Nicht jede Gesteinsoberfläche steht dauerhaft mit Wasser in Kontakt.
- Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt stark von der Temperatur ab.
- Mit fortschreitender Serpentinisierung verändert sich das Gestein.
- Der Zugang von Wasser zu neuen Mineraloberflächen nimmt teilweise ab.
- Geologische Barrieren können den Stofftransport beeinflussen.
Besonders wichtig ist die sogenannte Sättigung der unterirdischen Fluide. Sobald das Wasser bereits größere Mengen gelösten Wasserstoffs enthält, verlangsamt sich die weitere Produktion deutlich. Dieser Effekt wurde in älteren Modellen häufig nicht oder nur unzureichend berücksichtigt.
Auch die tatsächlich verfügbare Gesteinsoberfläche spielt eine entscheidende Rolle. Zwar kann ein großer Gesteinskörper theoretisch enorme Mengen Wasserstoff liefern. Kommt Wasser jedoch nur an einen kleinen Teil der Oberfläche, laufen die chemischen Reaktionen entsprechend langsamer ab.
Warum sind niedrigere Werte dennoch eine gute Nachricht?
Auf den ersten Blick könnten die neuen Ergebnisse enttäuschend wirken. Tatsächlich stärken sie jedoch das wissenschaftliche Verständnis natürlicher Wasserstoffsysteme erheblich.
Realistische Zahlen sind für jede Form der Rohstoffexploration wesentlich wertvoller als überhöhte Erwartungen. Unternehmen und Forschungseinrichtungen können dadurch gezielter entscheiden, welche Regionen sich für weitere Untersuchungen eignen und wo Investitionen sinnvoll erscheinen.
Statt unrealistische Fördermengen zu erwarten, lassen sich nun geologische Bedingungen identifizieren, unter denen sich Wasserstoff über lange Zeiträume anreichern könnte.
- Realistischere Produktionsraten.
- Bessere Planung zukünftiger Explorationsprojekte.
- Vergleich verschiedener geologischer Regionen.
- Höhere Aussagekraft wissenschaftlicher Modelle.
- Weniger Fehleinschätzungen bei Investitionen.
Aktuelle Angebote (Werbung):
Was ist das neue Open Source Tool PoNHy?
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Studie ist die Entwicklung eines frei verfügbaren Modellierungswerkzeugs namens PoNHy. Die Abkürzung steht für Potential for Natural Hydrogen.
Mit diesem Werkzeug können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit geologische Regionen untersuchen und die potenzielle Bildung natürlichen Wasserstoffs nach denselben wissenschaftlichen Kriterien berechnen.
PoNHy verbindet mehrere Berechnungsschritte miteinander:
- Dreidimensionale geophysikalische Modelle.
- Thermodynamische Berechnungen.
- Kinetische Reaktionsmodelle.
- Geologische Parameter.
- Temperatur und Druckbedingungen.
- Eigenschaften unterschiedlicher Mantelgesteine.
Dadurch entsteht ein einheitlicher wissenschaftlicher Standard, mit dem verschiedene Regionen objektiver miteinander verglichen werden können.
Welche Vorteile bietet PoNHy?
| Vorteil | Nutzen |
|---|---|
| Open Source | Weltweit frei nutzbar und weiterentwickelbar. |
| Standardisierte Modelle | Bessere Vergleichbarkeit verschiedener Regionen. |
| 3D Modellierung | Realistischere Darstellung des Untergrundes. |
| Thermodynamik | Berücksichtigung chemischer Reaktionen. |
| Kinetik | Berechnung tatsächlicher Reaktionsgeschwindigkeiten. |
| Praxisnähe | Unterstützung zukünftiger Explorationsprojekte. |
Welche Bedeutung hat die Studie für die Energiewende?
Natürlicher Wasserstoff wird häufig als möglicher Baustein einer zukünftigen klimafreundlicheren Energieversorgung diskutiert. Die aktuelle Studie zeigt jedoch, dass zwischen wissenschaftlichem Potenzial und wirtschaftlicher Nutzung sorgfältig unterschieden werden muss.
Die berechneten Produktionsraten reichen allein nicht aus, um Aussagen über die spätere Fördermenge oder die Wirtschaftlichkeit einzelner Lagerstätten zu treffen. Entscheidend ist vielmehr, ob sich der gebildete Wasserstoff über lange Zeiträume in geeigneten geologischen Strukturen sammelt und technisch erreichbar ist.
Genau hier setzt die zukünftige Forschung an. Neben der eigentlichen Wasserstoffbildung rücken zunehmend Fragen der Speicherung, Migration und Förderung in den Mittelpunkt.
Für wen sind die Ergebnisse besonders relevant?
- Geowissenschaftler.
- Energieunternehmen.
- Explorationsfirmen.
- Politische Entscheidungsträger.
- Investoren im Energiebereich.
- Forschungsinstitute.
- Unternehmen der Wasserstoffwirtschaft.
Die Studie liefert damit keinen endgültigen Beweis für große wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten. Sie schafft jedoch eine deutlich belastbarere wissenschaftliche Grundlage, auf der zukünftige Explorationen aufgebaut werden können.
Warum ist natürlicher Wasserstoff als Energiequelle interessant?
Wasserstoff gilt als wichtiger Energieträger für die Dekarbonisierung von Industrie, Chemie und Teilen des Verkehrs. Während grüner Wasserstoff mithilfe von erneuerbarem Strom produziert werden muss und grauer Wasserstoff überwiegend aus Erdgas stammt, entsteht natürlicher Wasserstoff ohne industrielle Herstellung direkt im Untergrund der Erde.
Diese natürliche Entstehung macht ihn aus wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Sicht besonders interessant. Sollte es gelingen, größere Lagerstätten zu identifizieren und wirtschaftlich zu erschließen, könnte natürlicher Wasserstoff eine Ergänzung zu bestehenden Wasserstofftechnologien darstellen.
Welche Vorteile könnte natürlicher Wasserstoff bieten?
- Natürliche Bildung ohne Elektrolyse.
- Keine direkte industrielle Wasserstoffproduktion notwendig.
- Möglicherweise kontinuierliche Neubildung über geologische Zeiträume.
- Regionale Energiequellen könnten Importabhängigkeiten reduzieren.
- Potenzial zur Ergänzung bestehender Wasserstoffstrategien.
Welche Fragen sind noch offen?
- Wie groß sind tatsächlich wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten?
- Wie schnell wird neuer Wasserstoff gebildet?
- Wie viel Wasserstoff entweicht an die Oberfläche?
- Welche Förderkosten entstehen?
- Wie nachhaltig ist eine spätere Förderung?
- Welche geologischen Bedingungen sind besonders günstig?
Je nach Herkunft wird Wasserstoff unterschiedlich bezeichnet. Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom. Grauer Wasserstoff stammt meist aus Erdgas. Blauer Wasserstoff basiert ebenfalls auf Erdgas, wobei Kohlendioxid abgeschieden werden soll. Natürlicher Wasserstoff entsteht dagegen ohne industrielle Herstellung direkt durch geologische Prozesse.
Wie entsteht natürlicher Wasserstoff im Untergrund?
Im Mittelpunkt der Studie steht die sogenannte Serpentinisierung. Dabei reagiert Wasser mit eisenreichen ultramafischen Gesteinen des Erdmantels. Während dieser chemischen Reaktion entstehen neue Minerale sowie molekularer Wasserstoff.
Die Bildung erfolgt tief unter der Erdoberfläche und kann daher nicht direkt beobachtet werden. Forschende müssen auf geophysikalische Messverfahren zurückgreifen, um die Lage, Größe und Eigenschaften der beteiligten Gesteinskörper zu rekonstruieren.
Der Prozess der Serpentinisierung
- Wasser dringt über Risse und Spalten in Mantelgesteine ein.
- Das Wasser reagiert mit eisenhaltigen Mineralen.
- Die Minerale verändern ihre chemische Zusammensetzung.
- Dabei entsteht molekularer Wasserstoff.
- Der Wasserstoff löst sich zunächst teilweise in unterirdischen Fluiden.
- Unter günstigen Bedingungen kann er sich in geologischen Fallen anreichern.
Wie viel Wasserstoff tatsächlich entsteht, hängt unter anderem von Temperatur, Druck, Wasserverfügbarkeit, der Größe der reaktiven Gesteinsoberfläche sowie der chemischen Zusammensetzung des Gesteins ab.
Unter Serpentinisierung versteht man die natürliche Umwandlung bestimmter Mantelgesteine durch Wasser. Dabei entstehen Serpentinminerale sowie Wasserstoff. Dieser Prozess spielt eine wichtige Rolle bei der Erforschung geologischer Wasserstoffvorkommen.
Warum wurden die westlichen Pyrenäen und Nordkalifornien untersucht?
Die beiden Regionen gehören zu den weltweit am besten untersuchten Gebieten mit geeigneten ultramafischen Gesteinen. Gleichzeitig wurde dort bereits natürlicher Wasserstoff an der Erdoberfläche nachgewiesen. Dadurch eignen sie sich besonders gut, um neue Modellierungsverfahren wissenschaftlich zu überprüfen.
Westliche Pyrenäen
Hier untersuchten die Forschenden sogenannte fertile Lherzolithe. Diese Mantelgesteine wurden durch frühere tektonische Dehnungsprozesse in geringere Tiefen transportiert und konnten dadurch mit Wasser reagieren. Die Studie berechnet für dieses Gebiet eine jährliche Wasserstoffproduktion von rund 308 Tonnen.
Nordkalifornien
In Nordkalifornien analysierte das Forschungsteam verarmte Harzburgite der Coast Range Ophiolite. Auch diese Gesteine reagieren mit Wasser und bilden Wasserstoff. Die berechnete Produktionsrate liegt mit rund 515 Tonnen pro Jahr etwas höher als in den Pyrenäen.
Obwohl beide Werte deutlich unter früheren theoretischen Schätzungen liegen, stimmen sie wesentlich besser mit gemessenen natürlichen Wasserstoffaustritten aus vergleichbaren geologischen Systemen überein. Genau darin liegt einer der größten wissenschaftlichen Fortschritte dieser neuen Studie.
Wie konnten die Forschenden die Wasserstoffproduktion berechnen?
Die eigentliche Herausforderung bei der Erforschung natürlichen Wasserstoffs besteht darin, dass die entscheidenden Prozesse mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche stattfinden. Direkte Beobachtungen sind dort praktisch unmöglich. Deshalb nutzte das internationale Forschungsteam modernste geophysikalische Methoden, um den Untergrund dreidimensional zu rekonstruieren und anschließend die chemischen Reaktionen zu simulieren.
Die Forschenden kombinierten mehrere wissenschaftliche Disziplinen miteinander. Neben Geophysik kamen Geologie, Geochemie, Thermodynamik und Reaktionskinetik zum Einsatz. Dadurch entstand ein wesentlich realistischeres Modell als bei früheren Untersuchungen.
Welche Daten wurden ausgewertet?
Für die Modellierung nutzte das Forschungsteam unter anderem:
- Schwerefelddaten zur Bestimmung der Dichte verschiedener Gesteinskörper.
- Magnetfelddaten zur Erkennung eisenhaltiger Gesteine.
- Seismische Messungen zur Rekonstruktion der Untergrundstruktur.
- Geologische Kartierungen.
- Temperaturmodelle.
- Chemische Eigenschaften der Mantelgesteine.
- Thermodynamische Berechnungen der Wasser Gestein Reaktionen.
Aus diesen Informationen entstand ein dreidimensionales Modell der untersuchten Regionen. Anschließend simulierten die Forschenden, wie schnell die chemischen Reaktionen tatsächlich ablaufen und wie viel Wasserstoff unter den vorhandenen Bedingungen entstehen kann.
Da Mantelgesteine mehrere Kilometer tief liegen können, lassen sie sich nicht direkt untersuchen. Geophysikalische Messungen ermöglichen es, ihre Lage, Größe, Temperatur und Eigenschaften indirekt zu bestimmen. Erst dadurch können realistische Modelle der Wasserstoffbildung erstellt werden.
Warum fallen die neuen Produktionsraten deutlich niedriger aus?
Der wichtigste Unterschied zu früheren Untersuchungen liegt in der Betrachtungsweise. Frühere Studien berechneten häufig das maximale theoretische Potenzial der vorhandenen Gesteinsmengen. Dabei wurde angenommen, dass nahezu das gesamte reaktionsfähige Material Wasserstoff produzieren könnte.
In der Realität wird dieser Prozess jedoch durch zahlreiche physikalische und chemische Faktoren begrenzt. Genau diese Einschränkungen berücksichtigt das neue Modell erstmals umfassend.
Welche Prozesse bremsen die Wasserstoffbildung?
- Die Löslichkeit von Wasserstoff im Porenwasser ist begrenzt.
- Nicht jede Gesteinsoberfläche steht dauerhaft mit Wasser in Kontakt.
- Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt stark von der Temperatur ab.
- Mit fortschreitender Serpentinisierung verändert sich das Gestein.
- Der Zugang von Wasser zu neuen Mineraloberflächen nimmt teilweise ab.
- Geologische Barrieren können den Stofftransport beeinflussen.
Besonders wichtig ist die sogenannte Sättigung der unterirdischen Fluide. Sobald das Wasser bereits größere Mengen gelösten Wasserstoffs enthält, verlangsamt sich die weitere Produktion deutlich. Dieser Effekt wurde in älteren Modellen häufig nicht oder nur unzureichend berücksichtigt.
Auch die tatsächlich verfügbare Gesteinsoberfläche spielt eine entscheidende Rolle. Zwar kann ein großer Gesteinskörper theoretisch enorme Mengen Wasserstoff liefern. Kommt Wasser jedoch nur an einen kleinen Teil der Oberfläche, laufen die chemischen Reaktionen entsprechend langsamer ab.
Warum sind niedrigere Werte dennoch eine gute Nachricht?
Auf den ersten Blick könnten die neuen Ergebnisse enttäuschend wirken. Tatsächlich stärken sie jedoch das wissenschaftliche Verständnis natürlicher Wasserstoffsysteme erheblich.
Realistische Zahlen sind für jede Form der Rohstoffexploration wesentlich wertvoller als überhöhte Erwartungen. Unternehmen und Forschungseinrichtungen können dadurch gezielter entscheiden, welche Regionen sich für weitere Untersuchungen eignen und wo Investitionen sinnvoll erscheinen.
Statt unrealistische Fördermengen zu erwarten, lassen sich nun geologische Bedingungen identifizieren, unter denen sich Wasserstoff über lange Zeiträume anreichern könnte.
- Realistischere Produktionsraten.
- Bessere Planung zukünftiger Explorationsprojekte.
- Vergleich verschiedener geologischer Regionen.
- Höhere Aussagekraft wissenschaftlicher Modelle.
- Weniger Fehleinschätzungen bei Investitionen.
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Was ist das neue Open Source Tool PoNHy?
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Studie ist die Entwicklung eines frei verfügbaren Modellierungswerkzeugs namens PoNHy. Die Abkürzung steht für Potential for Natural Hydrogen.
Mit diesem Werkzeug können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit geologische Regionen untersuchen und die potenzielle Bildung natürlichen Wasserstoffs nach denselben wissenschaftlichen Kriterien berechnen.
PoNHy verbindet mehrere Berechnungsschritte miteinander:
- Dreidimensionale geophysikalische Modelle.
- Thermodynamische Berechnungen.
- Kinetische Reaktionsmodelle.
- Geologische Parameter.
- Temperatur und Druckbedingungen.
- Eigenschaften unterschiedlicher Mantelgesteine.
Dadurch entsteht ein einheitlicher wissenschaftlicher Standard, mit dem verschiedene Regionen objektiver miteinander verglichen werden können.
Welche Vorteile bietet PoNHy?
| Vorteil | Nutzen |
|---|---|
| Open Source | Weltweit frei nutzbar und weiterentwickelbar. |
| Standardisierte Modelle | Bessere Vergleichbarkeit verschiedener Regionen. |
| 3D Modellierung | Realistischere Darstellung des Untergrundes. |
| Thermodynamik | Berücksichtigung chemischer Reaktionen. |
| Kinetik | Berechnung tatsächlicher Reaktionsgeschwindigkeiten. |
| Praxisnähe | Unterstützung zukünftiger Explorationsprojekte. |
Welche Bedeutung hat die Studie für die Energiewende?
Natürlicher Wasserstoff wird häufig als möglicher Baustein einer zukünftigen klimafreundlicheren Energieversorgung diskutiert. Die aktuelle Studie zeigt jedoch, dass zwischen wissenschaftlichem Potenzial und wirtschaftlicher Nutzung sorgfältig unterschieden werden muss.
Die berechneten Produktionsraten reichen allein nicht aus, um Aussagen über die spätere Fördermenge oder die Wirtschaftlichkeit einzelner Lagerstätten zu treffen. Entscheidend ist vielmehr, ob sich der gebildete Wasserstoff über lange Zeiträume in geeigneten geologischen Strukturen sammelt und technisch erreichbar ist.
Genau hier setzt die zukünftige Forschung an. Neben der eigentlichen Wasserstoffbildung rücken zunehmend Fragen der Speicherung, Migration und Förderung in den Mittelpunkt.
Für wen sind die Ergebnisse besonders relevant?
- Geowissenschaftler.
- Energieunternehmen.
- Explorationsfirmen.
- Politische Entscheidungsträger.
- Investoren im Energiebereich.
- Forschungsinstitute.
- Unternehmen der Wasserstoffwirtschaft.
Die Studie liefert damit keinen endgültigen Beweis für große wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten. Sie schafft jedoch eine deutlich belastbarere wissenschaftliche Grundlage, auf der zukünftige Explorationen aufgebaut werden können.
Welche Chancen bietet natürlicher Wasserstoff für die Zukunft?
Die aktuelle Studie zeigt deutlich, dass natürlicher Wasserstoff weder unterschätzt noch überschätzt werden sollte. Zwar fallen die berechneten Produktionsraten geringer aus als frühere theoretische Annahmen, dennoch besitzt die Ressource weiterhin erhebliches wissenschaftliches und wirtschaftliches Potenzial.
Vor allem Regionen mit geeigneten ultramafischen Gesteinen könnten künftig gezielter untersucht werden. Anstatt wahllos nach Wasserstoffvorkommen zu suchen, können Forschende mithilfe realistischer Modelle Gebiete identifizieren, in denen sowohl die Bildung als auch die langfristige Speicherung des Gases wahrscheinlich sind.
Damit verändert sich auch die Strategie der Exploration. Nicht möglichst große theoretische Mengen stehen künftig im Mittelpunkt, sondern geologische Systeme, die über lange Zeiträume kontinuierlich Wasserstoff erzeugen und gleichzeitig geeignete Speicherstrukturen besitzen.
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein?
- Geeignete Mantelgesteine müssen vorhanden sein.
- Wasser muss in ausreichender Menge eindringen können.
- Temperatur und Druck müssen günstige Reaktionsbedingungen schaffen.
- Der entstandene Wasserstoff sollte möglichst nicht unkontrolliert entweichen.
- Es müssen geologische Fallen existieren, in denen sich Wasserstoff sammeln kann.
- Eine spätere Förderung muss technisch und wirtschaftlich sinnvoll sein.
Die Studie schließt große Wasserstoffvorkommen ausdrücklich nicht aus. Sie zeigt lediglich, dass deren Bildung wesentlich langsamer erfolgt als in vielen früheren Modellrechnungen angenommen wurde. Über geologische Zeiträume von Millionen Jahren können sich dennoch beachtliche Mengen ansammeln, sofern geeignete Speicherbedingungen vorhanden sind.
Welche Rolle spielt natürlicher Wasserstoff im Vergleich zu grünem Wasserstoff?
In der öffentlichen Diskussion wird häufig gefragt, ob natürlicher Wasserstoff den aufwendig produzierten grünen Wasserstoff künftig ersetzen könnte. Nach heutigem Kenntnisstand spricht jedoch vieles dafür, dass sich beide Ansätze eher ergänzen als verdrängen.
Grüner Wasserstoff kann nahezu überall produziert werden, sofern ausreichend erneuerbare Energie verfügbar ist. Natürlicher Wasserstoff ist dagegen an bestimmte geologische Bedingungen gebunden und kommt nicht flächendeckend vor.
| Merkmal | Natürlicher Wasserstoff | Grüner Wasserstoff |
|---|---|---|
| Entstehung | Natürliche geologische Prozesse | Elektrolyse mit erneuerbarem Strom |
| Standorte | Nur geeignete geologische Regionen | Prinzipiell weltweit möglich |
| Energiebedarf der Herstellung | Keine industrielle Produktion erforderlich | Hoher Strombedarf |
| Verfügbarkeit | Abhängig von Lagerstätten | Abhängig vom Ausbau erneuerbarer Energien |
| Forschungsstand | Noch relativ jung | Bereits industriell etabliert |
Welche Rolle natürlicher Wasserstoff künftig tatsächlich spielen wird, hängt davon ab, ob ausreichend große und wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten gefunden werden.
Welche offenen Forschungsfragen bleiben bestehen?
Trotz der Fortschritte liefert die Studie nicht auf jede Frage eine endgültige Antwort. Vielmehr eröffnet sie zahlreiche neue Forschungsfelder.
Zu den wichtigsten offenen Fragen gehören:
- Wie viele geeignete Wasserstoffsysteme existieren weltweit?
- Welche Regionen besitzen besonders günstige Speicherbedingungen?
- Wie schnell erneuern sich natürliche Wasserstoffvorkommen?
- Wie groß sind tatsächlich wirtschaftlich nutzbare Reserven?
- Welche Fördermethoden sind technisch geeignet?
- Welche Umweltauswirkungen hätte eine großflächige Förderung?
- Welche gesetzlichen Rahmenbedingungen werden künftig benötigt?
Mit dem neuen Modellierungswerkzeug PoNHy steht der Wissenschaft nun erstmals eine gemeinsame Plattform zur Verfügung, um genau diese Fragen systematisch zu untersuchen.
Originalpublikation
Christiansen, R., Sobh, M., Ostertag-Henning, C. et al.
Controls on natural hydrogen generation during serpentinization of mantle rocks.
Nature Communications 17, 5211 (2026).
DOI:
https://doi.org/10.1038/s41467-026-73920-5
PoNHy Quellcode und Daten:
https://doi.org/10.5281/zenodo.18733249
Aktuelle GitHub-Version:
https://github.com/RodolfoChristiansen/PoNHy
FAQ: Häufig gestellte Fragen zu natürlichem Wasserstoff
Was ist natürlicher Wasserstoff?
Natürlicher Wasserstoff ist molekularer Wasserstoff, der durch geologische Prozesse im Untergrund entsteht und nicht industriell hergestellt werden muss.
Wie entsteht natürlicher Wasserstoff?
Vor allem durch die Serpentinisierung, bei der Wasser mit eisenreichen Mantelgesteinen reagiert und dabei Wasserstoff freisetzt.
Ist natürlicher Wasserstoff klimafreundlich?
Die natürliche Entstehung erfolgt ohne industrielle Produktion. Die gesamte Klimabilanz hängt jedoch zusätzlich von Exploration, Förderung, Transport und möglichem Gasaustritt ab.
Warum sind die neuen Berechnungen niedriger?
Die Studie berücksichtigt erstmals wichtige physikalische und chemische Begrenzungen, die frühere theoretische Modelle häufig vernachlässigten.
Was ist PoNHy?
PoNHy ist ein frei verfügbares Open Source Werkzeug zur Modellierung der natürlichen Wasserstoffbildung in geologischen Systemen.
Kann natürlicher Wasserstoff die Energiewende allein lösen?
Nach heutigem Kenntnisstand wahrscheinlich nicht. Er könnte jedoch künftig eine sinnvolle Ergänzung zu grünem Wasserstoff und anderen kohlenstoffärmeren Energietechnologien darstellen.
Zusammenfassung
Die neue Studie des LIAG und seiner internationalen Forschungspartner markiert einen wichtigen Schritt für die Erforschung natürlichen Wasserstoffs. Erstmals wurden Produktionsraten unter realistischen geologischen Bedingungen berechnet und nicht lediglich theoretische Maximalpotenziale abgeschätzt. Die Ergebnisse zeigen deutlich geringere jährliche Bildungsraten als frühere Annahmen, liefern dafür aber wesentlich belastbarere Grundlagen für zukünftige Explorationsprojekte.
Mit dem frei verfügbaren Modellierungswerkzeug PoNHy erhalten Wissenschaft und Industrie ein leistungsfähiges Instrument, um geologische Wasserstoffsysteme weltweit nach einheitlichen Kriterien zu untersuchen. Auch wenn natürlicher Wasserstoff kurzfristig nicht alle Hoffnungen der Energiewende erfüllen dürfte, könnte er sich langfristig als wertvolle Ergänzung im zukünftigen Energiemix etablieren. Voraussetzung sind jedoch weitere Forschung, geeignete Lagerstätten sowie wirtschaftlich und ökologisch tragfähige Förderkonzepte.
Quelle / Infos / Pressemitteilung: https://idw-online.de/de/news874800 und https://doi.org/10.1038/s41467-026-73920-5
Michael Färber beschäftigt sich seit 2018 intensiv mit Cannabis, Hanf und CBD. Er absolvierte den Master of Cannabis Industry sowie die Ausbildung zum ACM-zertifizierten Berater für Medikamente auf Cannabisbasis. Dieser Artikel wurde von ihm redaktionell erstellt und geprüft und basiert auf eigener Recherche, Pressemitteilungen, aktuellen News, wissenschaftlichen Studien, langjähriger Erfahrung sowie modernen Recherche- und Textwerkzeugen. Weitere Informationen findest du hier: Autorenvorstellung von Michael Färber
Kein Anspruch / Gewähr auf Aktualität, Vollständigkeit und Richtigkeit der Informationen, News bzw. Pressemeldung