Strom für die Dunkelflaute: Erster Wasserstoff-Großmotor speist ins Netz ein
Neue Gaskraftwerke sollen Lücken bei Wind- und Solarstrom füllen; viele Betreiber setzen auf Gasturbinen. In Spanien läuft jetzt erstmals ein Großmotor mit 100 % reinem Wasserstoff und speist damit Strom ins Netz. Ist das auch eine Option für Deutschland?
Der Wärtsilä 31H2 im Forschungslabor im spanischen Bermeo: Der Großmotor läuft mit 100 % reinem Wasserstoff und speist Strom ins nationale Netz ein.
Foto: © Wärtsilä Corporation
Während Berlin darüber diskutiert, wie wasserstofffähige Gaskraftwerke ausgeschrieben werden sollen, läuft in der nordspanischen Kleinstadt Bermeo seit kurzem eine Maschine, die einen völlig neuen Pfad aufzeigen könnte: Der Wärtsilä 31H2 arbeitet mit 100 % Wasserstoff. Nach Angaben des finnischen Maschinenbauers ist es der größte reine Wasserstoffmotor der Welt und die erste Demonstration eines Großmotors ganz ohne fossilen Brennstoffanteil.
Angesichts der Berliner Debatten ist das ein interessantes Timing. Mit dem im Mai beschlossenen Strom-Versorgungssicherheits- und Kapazitätengesetz (StromVKG) will die Bundesregierung noch 2026 die ersten Ausschreibungen für wasserstofffähige Backup-Kraftwerke starten. Die meisten Planungen setzen dabei auf Gasturbinen. Doch beim reinen Wasserstoffbetrieb machen die Kolbenmotoren möglicherweise ernsthafte Konkurrenz: Der 31H2 spielt in der Klasse um 10 MW und leistet laut Wärtsilä schon jetzt, worauf sich große Turbinen noch vorbereiten.
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Die Basis: Ein Rekordmotor aus der Schifffahrt
Wer verstehen will, warum ausgerechnet Wärtsilä diese Entwicklung gelingt, muss aufs Meer schauen. Der Wärtsilä 31, die Basis des neuen Wasserstoffmotors, kam 2015 als Schiffsmotor auf den Markt – und schaffte es als effizientester Viertakt-Dieselmotor der Welt ins Guinness-Buch der Rekorde. Heute treibt er Fähren, Eisbrecher und Kreuzfahrtschiffe an. Je nach Zylinderzahl leistet die Baureihe rund 5 bis 10 MW, 650 kW pro Zylinder.
Schiffsmotoren dieser Klasse bringen eine Eigenschaft mit, die sie heute für den Landeinsatz begehrt macht: Sie nehmen fast jeden Brennstoff. Diesel, Erdgas, Gemische – Mittelschnellläufer sind seit Jahrzehnten auf Flexibilität trainiert, weil Reedereien tanken, was Hafen und Preis hergeben.
Wasserstoff ist aus dieser Sicht nur der nächste Kandidat auf der Liste. Everllence (früher MAN Energy Solutions) verfolgt denselben Gedanken. Anfang des Jahres ließen die Augsburger erstmals einen Viertakt-Schiffsmotor mit reinem Wasserstoff laufen, allerdings als Einzylinder-Versuchsträger auf dem Prüfstand.
Die Hürden der H2-Verbrennung
Einfach umstellen lässt sich so ein Motor trotzdem nicht. Wasserstoff verbrennt rund zehnmal schneller als Erdgas und deutlich heißer; im schlimmsten Fall schlägt die Flamme in den Brenner zurück. Einblasung, Zündung, Brennraum – alles musste neu ausgelegt werden. In Bermeo hat sich Wärtsilä seit 2020 langsam vorangetastet: erst 25 % Beimischung zum Erdgas, dann mehr, jetzt 100 %.
Für Kraftwerksbetreiber gibt es die Plattform in zwei Spielarten.
- Der 31SG-H2 läuft heute mit Erdgas plus bis zu einem Viertel Wasserstoff und lässt sich später umrüsten – das klassische „H2-ready“.
- Der 31H2 ist dagegen von Anfang an für reinen Wasserstoff gebaut. Es ist die Maschine, die jetzt in Bermeo läuft; das zugehörige Kraftwerkskonzept hat der TÜV Süd bereits zertifiziert.
Motor gegen Turbine: (noch) ein ungleiches Rennen
In der deutschen Kraftwerksdebatte ist der Trend klar. Wenn Betreiber wie Uniper oder EnBW ihre H2-ready-Pläne vorstellen, geht es um Gas-und-Dampf-Kraftwerke mit Maschinen von Siemens Energy oder GE Vernova. Klar: Eine einzige Heavy-Duty-Turbine liefert 300 MW und mehr, ein ganzes GuD-Kraftwerk über 60 % Wirkungsgrad. Gegen diese Dimensionen wirkt ein 10-MW-Motor wie Spielzeug.
Beim 100-%-Wasserstoffbetrieb ist das Bild noch nicht so eindeutig. 2G Energy hat nach eigenen Angaben in acht Jahren 50 Motoren ausgeliefert, die mit reinem Wasserstoff laufen. Rolls-Royce betreibt seit Mitte 2025 in Duisburg Gasmotoren mit 100 % H2, Innio hat im April ein 3-MW-Aggregat mit den Lastprofilen eines Rechenzentrums validiert.
Bei den Turbinen hat Siemens Energy den reinen Wasserstoffbetrieb erstmals 2023 demonstriert; mit einer 13 MW starken SGT-400 in einem Kraftwerk in Frankreich. Rund 20 Turbinentypen des Herstellers verbrennen heute Beimischungen zwischen 30 und 75 Vol.-%. Die großen Kraftwerks-Aggregate aber laufen noch nicht mit reinem Wasserstoff: Erste Modelle sollen bis 2035 kommerziell verfügbar sein, so das Unternehmen auf Nachfrage.
Wie sich Wasserstoffturbinen von -motoren unterscheiden
Dass ein reiner Wasserstoffbetrieb beim Motor schneller breit verfügbar ist, liegt an dessen Aufbau.
- In einem Zylinder brennt der Wasserstoff stoßweise, wenige Millisekunden pro Arbeitstakt. Dazwischen kühlen Frischladung und Zylinderwand die Bauteile.
- In einer Turbine läuft die Verbrennung dagegen pausenlos in einer hochoptimierten Brennkammer, in der Strömung, Reaktion und Druckschwankungen fein ausbalanciert sind. Wasserstoff mit seiner zehnfachen Flammengeschwindigkeit bringt dieses Gleichgewicht durcheinander: Für 100 % H2 muss jede Turbine ein neues Verbrennungssystem bekommen, und das muss laut Siemens Energy für jedes Modell einzeln abgestimmt und validiert werden.
Hinzu kommt das für Backup-Kraftwerke typische Lastprofil. Die Anlagen sollen per Definition nicht dauerhaft laufen, sondern nur in Dunkelflauten. Das bedeutet theoretisch hunderte Starts im Jahr, oft nur für Stunden. Motoren verkraften solche Zyklen naturgemäß besser und praktisch ohne Wartungsstrafe. Bei Turbinen zählt jeder Start in die Wartungsintervalle hinein, und in der Teillast bricht ihr Wirkungsgrad ein. Ein Motorenpark schaltet stattdessen einfach einzelne Aggregate ab und fährt den Rest im Bestpunkt.
Einen Haken hat der Wasserstoffbetrieb allerdings für beide Lager: Die Leistung sinkt. 2G Energy beziffert den Verlust beim Umstieg von Erdgas auf reinen Wasserstoff auf 20 % bis 30 %. Wer die volle Leistung braucht, muss größer auslegen. Oder, der Vorteil des modularen Prinzips, einfach ein paar Motoren mehr aufstellen.
Was es zu bedenken gilt
So beeindruckend die Demonstration ist: Drei Faktoren gilt es bei dem Wasserstoff-Großmotor für eine faire Beurteilung seines Potenzials zu berücksichtigen.
- Erstens die Nachhaltigkeit: Der Wasserstoff in Bermeo ist noch nicht grün. Er kommt zwar per Elektrolyse vom Gasproduzenten Air Liquide aus dem nahen Torrelavega. Diese nutzt allerdings Strom, der nicht aus erneuerbaren Quellen stammt, wie Laborleiter José Ramón Isasi gegenüber spanischen Medien einräumte. CO2-frei ist damit vorerst nur die Verbrennung. Ganz emissionsfrei ist aber auch die nicht: Bei der heißen Wasserstoffverbrennung entstehen Stickoxide, die per Abgasnachbehandlung eingefangen werden müssen.
- Zweitens die Effizienz. Wer Strom erst per Elektrolyse in Wasserstoff verwandelt und ihn dann im Motor zurückverstromt, verliert auf dem Weg deutlich mehr als die Hälfte der Energie. Als Grundlastkonzept wäre das absurd. Wärtsilä positioniert die Technik daher explizit nicht als Dauerläufer, sondern als Lückenfüller für die Stunden, in denen Wind und Sonne ausfallen.
- Drittens die Versorgung. Wasserstoff per Lkw anzuliefern trägt allenfalls einen Testbetrieb. Schon eine 10-MW-Maschine bräuchte im Dauerbetrieb ein bis zwei Lastwagen pro Stunde. Für den kommerziellen Betrieb ist schon ab einstelligen MW-Leistungsgrößen eine Pipeline die einzig sinnvolle Option, sagen Branchenexperten. Ohne den Anschluss an ein Wasserstoff-Pipelinenetz ergibt der Motoreneinsatz also wenig Sinn.
Wasserstoffmotoren für das Rechenzentrum?
Wärtsilä selbst denkt derweil schon über das Stromnetz hinaus: Die 31er-Kraftwerke sollen künftig auch energiehungrige Rechenzentren versorgen. Die Branche sucht derzeit händeringend nach CO2-armen Alternativen zum Diesel-Notstromaggregat – Microsoft und Google haben erst im April einen 3-MW-Wasserstoffmotor von Innio unter realen Rechenzentrums-Lastprofilen testen lassen.
„Wir haben bewiesen, dass die Technologie bereit ist“, so Rasmus Teir, Technologiestratege bei Wärtsilä. „Jetzt muss es darum gehen, das richtige Umfeld für die Skalierung zu schaffen.“
Eine Option für Deutschland?
Technisch spricht vieles dafür. Das StromVKG verlangt von den künftigen Backup-Anlagen das sogenannte 10-1-10-Kriterium: Nach einer Stunde Vorlauf müssen sie mindestens zehn Stunden gesicherte Leistung liefern. Für einen Motor, der in Minuten hochfährt, ist eine Stunde Vorlauf schon fast komfortabel. Auch die im Gesetz geforderte Technologieoffenheit für spätere Ausschreibungsrunden klingt zunächst nach offener Tür für den Verbrennungsmotor.
Der Stadtwerkeverband VKU kritisierte denn auch am Referentenentwurf, dass die Ausschreibungsbedingungen Gasmotoren nicht berücksichtigen. Dies sei eine Schwächung dezentraler Konzepte und kleinerer Akteure. Der BDEW fordert in ähnlicher Weise, dass mehrere kleinere Anlagen gebündelt als Pool antreten dürfen. In dieser Konstellation könnte ein modulares Motorenkraftwerk seine Stärken ausspielen: viele Aggregate, verteilte Standorte, Maßstab für Stadtwerke.
Die Technik und das Lastprofil großer H2-Motoren passen theoretisch gut zu den Anforderungen wasserstofffähiger Backup-Kraftwerke. Ob die finalen Ausschreibungsregeln ihnen eine Chance gegen die Turbinen geben, entscheidet sich im parlamentarischen Verfahren.
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