02.03.2023

Studie: Grüner Wasserstoff zum Heizen ist dreimal so teuer wie Wärmepumpen

Eine kürzlich erschienene Studie von Forschern der ETH Zürich zeigt: Für die Energiewende im Wärmesektor sind vor allem Wärmepumpen geeignet. Grüner Wasserstoff sei zu teuer, und blauer sei nicht mit den Klimazielen vereinbar.
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Frau sitzt mit Decke auf Couch
(c) Adobestock/Prostock-studio

Es war im Jahre 1766, als der englische Wissenschaftler Henry Cavendish mit Metallen und Säuren experimentierte und dabei beobachtete, dass ein Gas entsteht. Dieses bezeichnete er damals als “brennbare Luft”, da Wasserstoff in Kombination mit Sauerstoff oder Luft leicht entflammbar ist. Schon Jahre davor experimentierten Wissenschaftler mit Wasserstoff. Doch Cavendish soll der erste gewesen sein, der Wasserstoff als eigenständiges Element anerkannte. Es gibt kein Element, das häufiger auf der Erde und im Universum vorkommt.

Vor allem in Bezug auf die Energiewende werden besonders viele Hoffnungen auf Wasserstoff gesetzt. Im Vereinigten Königreich ist beispielsweise ein Dorf geplant, das nur mit Hilfe von Wasserstoff beheizt werden soll. Wissenschaftler der ETH Zürich haben nun in einer kürzlich erschienenen Studie untersucht, welche Rolle Wasserstoff im Wärmesektor spielen kann und ob es Sinn macht, mit dem unsichtbaren Gas in Europa und Großbritannien zu heizen.

Heizen in Europa

Bisher werden europäische Gebäude vor allem mit fossilen Energieträgern wie Erdgas beheizt. Dadurch entstehen circa 13 Prozent der Gesamtemissionen der EU und des Vereinigten Königreiches. Um bereits gesetzte Klimaziele auf europäischer und nationaler Ebene zu erreichen, braucht es aber eine Abkehr von fossilen Energieträgern. Mit dem Erneuerbaren-Wärme-Gesetz hat die österreichische Regierung beispielsweise beschlossen, dass alle Gasheizungen bis 2040 durch ein “modernes, erneuerbares Heizsystem ersetzt oder mit erneuerbarem Gas” betrieben werden müssen.

Wenn von erneuerbarem Gas gesprochen wird, ist meist die Rede von Biogas, Biomethan oder synthetischen Gasen, wie Wasserstoff oder synthetischem Methan. Wie umweltfreundlich Wasserstoff ist, hängt aber vor allem von der Produktionsmethode ab. So gibt es beispielsweise grünen, blauen, grauen, pinken oder türkisen Wasserstoff. In der erwähnten Studie wurden vor allem die Systemkosten von grünem und blauem Wasserstoff untersucht.

Der Unterschied zwischen grünem und blauem Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird hergestellt, indem Wasser in seine Bestandteile zerlegt wird. Dafür braucht es Energie. Bei grünem Wasserstoff stammt diese aus erneuerbaren Quellen, wie Sonnen- oder Windenergie und ist somit emissionsarm. Laut IEA werden derzeit rund 0,04 Prozent des weltweit produzierten Wasserstoffs aus Erneuerbaren produziert.

Blauer Wasserstoff wird meist mithilfe von fossilem Erdgas hergestellt. Das dabei entstehende CO2 wird teilweise im Erdboden gespeichert. Die Methode birgt aber das Risiko weiterer Emissionen, die beispielsweise aufgrund von Methan Lecks entstehen und da es technisch nicht möglich ist 100 Prozent des CO2 im Erdboden zu speichern.

Wärmepumpen und Wasserstoff im Vergleich

Wie können Gebäude in Europa im Jahr 2040 möglichst kostengünstig und umweltfreundlich beheizt werden? Dieser Frage gingen die Forscher der ETH Zürich nach und haben dafür 13 verschiedene Szenarien für die Verringerung der Emissionen der Wärmeversorgung modelliert und miteinander verglichen. Die Szenarien umfassen beispielsweise eines, bei dem die gesamte Gebäudewärme zu 100 Prozent aus grünem Wasserstoff stammt und ein anderes mit 100 Prozent blauem Wasserstoff.

Im Fokus standen die 27 EU-Mitgliedsstaaten und das Vereinigte Königreich, sowie kohlenstoffarme Heiztechnologien, insbesondere Wärmepumpen und Wasserstoff. Die Autoren der Studie, die im “Energy Conversion and Management” Journal veröffentlicht wurde, entnahmen die erwartbaren Kosten aus Projektionen für das Jahr 2040. Die in dieser Studie vorgestellten Szenarien sollen politische Entscheidungsträger:innen bei der Entscheidung unterstützen, welche Wege im Rahmen der Energiewende am sinnvollsten sind und weiter erforscht werden sollten.

Wärmepumpen schnitten ökonomisch und ökologisch am besten ab

Im Bereich des Heizens sind elektrische Wärmepumpen in Europa bis zu dreimal günstiger, wenn man sie mit einem Szenario vergleicht, bei dem 100 Prozent grüner Wasserstoff zum Heizen genutzt wird. Dieses Szenario würde auch die planetaren Grenzen überschreiten. Das sei auf die Umweltauswirkungen zurückzuführen, die mit dem Bau der notwendigen Infrastruktur für zusätzliche erneuerbare Energieträger einhergehen. Für die Herstellung von grünem Wasserstoff brauche man laut International Energy Agency (IEA) fünf bis sechsmal mehr Wind- und Solarkapazität als für die Bereitstellung der gleichen Wärme durch Wärmepumpen.

Laut den Forschern seien alle Szenarien, einschließlich jenem, das sich zu 100 Prozent auf das Heizen mit elektrischen Wärmepumpen fokussiert, ökonomisch teurer als das jetzige auf fossilen Brennstoffen basierende System. Allerdings wurde mit Gaspreisen vor der Energiekrise gerechnet. Da ein wesentliches Ziel ist, Emissionen zu verringern, schlussfolgern die Autoren, dass sich die Energiepolitik auf die Subventionierung von Wärmepumpen fokussieren sollte. Auch die IEA schlussfolgerte im Vorjahr, dass Wärmepumpen die zentrale Technologie sind, um möglichst kohlenstoffarm zu heizen.

Blauer Wasserstoff wäre nur für einen kleinen Teil der Gebäude eine relativ kostengünstige Option zum Heizen, aber nur, wenn die Gaspreise auf Vorkrisenniveau wären. Die globale Energiekrise macht blauen Wasserstoff also weniger wettbewerbsfähig und es sei damit zu rechnen, dass die Gaspreise in naher Zukunft hoch und volatil bleiben werden. Entscheidend sei laut den Autoren auch, dass die Treibhausgasemissionen, die bei der Produktion von blauem Wasserstoff entstehen, “weit davon entfernt” sind, nachhaltig zu sein.

Wasserstoff ist wichtig, aber kein Allheilmittel

Die Ergebnisse dieser Studie stünden laut den Autoren auch mit bisherigen Studien in Einklang. So kam eine Analyse, bei der 32 unabhängige Studien verglichen wurden, zu folgendem Ergebnis: Wasserstoff zum Heizen von Haushalten sei weniger wirtschaftlich, weniger effizient, Ressourcen intensiver und mit größeren Umweltauswirkungen verbunden als Alternativen, wie zum Beispiel Wärmepumpen oder Fernwärmesysteme.

Laut den Forschern könne Wasserstoff in manchen Fällen dennoch zum Heizen genutzt werden, da der Kampf gegen die Klimakrise eine Reihe von Technologien erfordert. Die Erkenntnisse dieser Arbeit würden aber darauf hindeuten, dass Wärmepumpen und Strom aus erneuerbaren Energien in den meisten Fällen Vorrang vor wasserstoffbasierten Heizsystemen haben sollten. Expert:innen kommen in anderen Studien zu dem Ergebnis, dass die aus Wasserstoff gewonnenen Wärme nur einer Nischen-Rolle zuzuweisen sei.

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Hier eine BU zur Maschine selbst, in zwei Schärfegraden: Variante 1, kompakt für Social: Oft als komplexeste Maschine der Welt bezeichnet: Eine EUV-Anlage von ASML besteht aus rund 100.000 Bauteilen und ist etwa so groß wie ein Bus. | (c) ASML

Es gibt Sätze, die mehr über die Lage Europas verraten als jedes Strategiepapier. Einer davon fiel auf der diesjährigen VivaTech, gesprochen von einem Mann, den man schwer des europäischen Selbstmitleids verdächtigen kann: Christophe Fouquet, CEO von ASML.

Fouquet war nach Paris gekommen, um zu erklären, wie ein Chip überhaupt entsteht, etwas, das fast jede und jeder im Publikum täglich nutzt, ohne es zu kennen. Im Zentrum steht die EUV-Lithografie und die Maschine dahinter, die laut Fouquet das Wall Street Journal im Dezember 2024 „die unverzichtbarste Maschine der Welt“ nannte. Sie überträgt mit Licht feinste Strukturen auf den Wafer, die runde Siliziumscheibe, aus der später die einzelnen Chips geschnitten werden.

ASML ist der einzige Hersteller dieser Anlagen weltweit. Ohne sie entsteht kein einziger der fortschrittlichsten Chips, und ohne diese Chips läuft keine der KI-Anwendungen, über die in Paris vier Tage lang geredet wurde. „KI braucht Chips, und Chips brauchen EUV“, brachte es Fouquet auf der Bühne auf die einfachste Formel. So weit, so beeindruckend. Doch der Satz, der hängen blieb, war ein anderer.

Billionen fließen, aber nicht hierher

Fouquet skizzierte, was viele in der Branche längst als Gewissheit handeln: In den kommenden zwei bis drei Jahren werden Billionen in KI-Infrastruktur investiert, in Rechenzentren, Beschleuniger, Wafer. Es ist die erste Runde eines Aufbaus, der KI in jede Industrie tragen soll. Und dieser Aufbau hat eine klare Geografie. Laut BloombergNEF entstanden Ende September 2025 rund drei Viertel der weltweit im Bau befindlichen Rechenzentrumskapazität in den USA. Allein die fünf größten US-Hyperscaler, Microsoft, Alphabet, Amazon, Meta und Oracle, haben für 2026 zusammen zwischen 660 und 690 Milliarden Dollar an Investitionen angekündigt, fast eine Verdopplung gegenüber dem Vorjahr. Fouquets Stegreifzahl von 80 Prozent steht also auf solidem Grund, und sein „Europa ein bisschen“ ebenso.

ASML-CEO Christophe Fouquet (links) und Siemens-Chef Roland Busch bei der VivaTech in Paris, wo beide über KI, Industrie und Europas technologische Wettbewerbsfähigkeit sprachen. (c) LinkedIn Christophe Fouquet / VivaTech

Man muss sich das auf der Zunge zergehen lassen. Der Chef von Europas strategisch wertvollstem Technologiekonzern, auf einer europäischen Bühne, vor einem europäischen Publikum, rechnet vor, dass der Kontinent beim wichtigsten Infrastrukturaufbau dieses Jahrzehnts eine Randnotiz ist. Das ist keine Klage eines Subventionsempfängers. Es ist die nüchterne Buchführung dessen, der die Maschinen liefert und daher genau weiß, wohin sie gehen.

Genau hier wird aus einem Technik-Vortrag eine Standortfrage.

Warum ausgerechnet ASML der Hebel ist

Die Wucht der Zahlen, die Fouquet auffuhr, macht klar, worum es geht. Jensen Huangs These „Moore’s Law is dead“ bedeutet in der Praxis: Statt einer Verdopplung der Transistoren alle zwei Jahre verlangt das KI-Zeitalter eine Verzehnfachung. Schon ein einzelner Blackwell-Chip von NVIDIA vereint 208 Milliarden Transistoren. Und der Hunger nach Silizium wächst rasant: Laut ASML beansprucht ein komplettes Blackwell-System heute die Kapazität von rund 50 Wafern, das für 2027 geplante Rubin-Ultra-System soll die fünffache Menge benötigen, also rund 250 Wafer pro System.

(c) ASML

Diese Explosion der Nachfrage trifft auf ein Nadelöhr, und das Nadelöhr heißt ASML. Die Komplexität der Technik ist dabei kein Marketing: Um das nötige EUV-Licht zu erzeugen, beschießt ASML laut Fouquet 60.000 Mal pro Sekunde ein winziges Zinntröpfchen mit Lasern und erzeugt ein Plasma von 220.000 Grad Celsius. Die Spiegel, die das Licht lenken, seien, so Fouquet, tausendmal präziser als jene des Hubble-Teleskops, präzise genug, um vom Boden aus eine Münze auf dem Mond anzupeilen. Vierzig Jahre Entwicklung, 1984 aus einem Joint Venture rund um Philips mit 31 Mitarbeiter:innen hervorgegangen, stecken in diesem Vorsprung. Genau deshalb kann ihn so schnell niemand kopieren, und genau deshalb hängt die Welt an einem einzigen europäischen Unternehmen.

1984 als Joint Venture rund um Philips mit 31 Mitarbeiter:innen gestartet, ist ASML heute Europas wertvollster Technologiekonzern. Im Bild der Hauptsitz im niederländischen Veldhoven. (c) ASML

Das ist die paradoxe Ausgangslage Europas: Es kontrolliert den unverzichtbaren Engpass der KI-Revolution, partizipiert am Wertzuwachs darüber aber nur am Rand.

Die europäische Gegenwette

Dass ASML diese Lücke kennt, zeigt sein eigener Schritt. Im September 2025 führte der Konzern mit 1,3 Milliarden Euro die Series-C-Runde von Mistral an, sicherte sich rund elf Prozent am Pariser KI-Champion und einen Sitz im Strategieausschuss. Bewertung der Runde: 11,7 Milliarden Euro. In Paris erklärte Fouquet die Logik dahinter mit einer These, die man sich merken sollte: Der eigentliche Wert von KI liege nicht im Modell, sondern in den Daten. ASML sitzt auf einem Datenschatz von rund 120 Petabyte, allein in den Fabs der Kund:innen entstehen 15 Terabyte pro Stunde. Mistral bekommt Zugang und bettet eigene Leute bei ASML ein, ASML bekommt maßgeschneiderte Modelle für Design, Fertigung und Forschung.

Im Reinraum von ASML im niederländischen Veldhoven entsteht die EUV-Lithografie, jene Maschine, die laut Fouquet das Wall Street Journal die „unverzichtbarste Maschine der Welt“ nannte. (c) ASML

Es ist, auf dem Papier, die europäische Idealgeschichte: Der Engpass-Monopolist und der Hoffnungsträger der europäischen KI verbünden sich, statt das Geld nach Kalifornien zu tragen. Eine Wette auf Souveränität entlang der gesamten Halbleiter-Wertschöpfungskette.

Nur sollte man sich diese Wette ehrlich ansehen. Mistral ist gegenüber OpenAI und Anthropic weiterhin der kleinere Player, dessen Modelle ihren industriellen Mehrwert erst beweisen müssen. Und die Hardware, auf der am Ende alles läuft, kommt weiterhin von NVIDIA. Europa kontrolliert den Anfang der Kette, die Lithografie, und versucht nun, sich ein Stück der Mitte, die Modelle, zu sichern. Das Ende der Kette, die Beschleuniger und Rechenzentren, in denen das eigentliche Geld verdient wird, liegt anderswo.

Was Fouquets Rechnung für uns bedeutet

Die Botschaft aus Paris ist damit zweischneidig. Europa ist nicht abgehängt, im Gegenteil: Es hält mit ASML den einen Hebel, ohne den die gesamte KI-Welt stillstünde. Aber Hebel und Vorsprung sind nicht dasselbe wie Teilhabe am Wachstum. Solange der Großteil des Geldes anderswo investiert wird, bleibt der Kontinent der unverzichtbare Zulieferer einer Revolution, die anderswo zu Geld gemacht wird.

Die ehrliche Frage, die Fouquets Nebensatz aufwirft, ist nicht, ob Europa mitspielen kann. Es spielt längst mit, an der entscheidendsten Stelle. Die Frage ist, ob es bereit ist, aus einer Position der technologischen Unverzichtbarkeit endlich auch eine Position der wirtschaftlichen Stärke zu machen. Die Antwort darauf wird nicht in Veldhoven oder Paris gegeben, sondern in den Budgets der nächsten zwei, drei Jahre.

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