Natürlicher Wasserstoff gilt als mögliche Energiequelle ohne Elektrolyse und ohne fossile Rohstoffe. Ein Team unter Leitung des LIAG-Instituts für Angewandte Geophysik in Hannover hat nun erstmals berechnet, wie schnell dieses Gas tief unter den Pyrenäen tatsächlich nachgebildet wird. Die Auswertung von Schwerefeld-, Magnetfeld- und seismischen Daten weicht deutlich von den bisher verbreiteten Erwartungen ab. Entscheidend sind dabei zwei physikalische Bremsen, die frühere Abschätzungen weitgehend ausgeblendet hatten.
Hannover (Deutschland). Wasserstoff entsteht nicht nur in technischen Anlagen, sondern auch mehrere Kilometer tief in der Erdkruste. Trifft Wasser dort auf eisenreiche Gesteine des oberen Erdmantels, laufen chemische Umwandlungen ab, bei denen molekularer Wasserstoff kontinuierlich frei wird. Fachleute grenzen dieses geologische Gas vom grünen Wasserstoff aus erneuerbarem Strom und vom grauen Wasserstoff aus fossilem Erdgas ab. Austritte sind an zahlreichen Stellen der Erdoberfläche nachgewiesen, in Mali und auf den Philippinen wird der Rohstoff bereits lokal als Energiequelle genutzt. Weil bei seiner Entstehung weder Strom noch fossile Ausgangsstoffe nötig sind, gilt er in der Debatte um Wasserstoff als besonders attraktive Option. Offen blieb bislang allerdings die entscheidende Größe. Wie viel natürlicher Wasserstoff entsteht in einem konkreten geologischen System pro Jahr tatsächlich, und über welche Zeiträume muss eine Erkundung rechnen?
Ein internationales Team unter Leitung des LIAG-Instituts für Angewandte Geophysik in Hannover hat dazu nun erstmals prozessbasierte Zahlen vorgelegt. Die Ergebnisse erschienen am 21. Juli 2026 in einer Studie in Nature Communications, an der neben deutschen Geowissenschaftlern auch Arbeitsgruppen aus Frankreich, Tschechien und den Vereinigten Staaten mitgewirkt haben. Untersucht wurden zwei geologisch besonders gut dokumentierte Regionen, die westlichen Pyrenäen und Nordkalifornien. In beiden Gebieten liegt ultramafisches Mantelgestein vergleichsweise nah unter der Oberfläche, und an beiden Standorten lässt sich austretender Wasserstoff an der Erdoberfläche messen. Statt wie frühere Arbeiten das theoretische Maximalpotenzial eines Gesteinsvolumens abzuschätzen, modellierte das Team die tatsächlichen Produktionsraten unter realen Druck- und Temperaturbedingungen. Der Unterschied zwischen beiden Herangehensweisen fällt erheblich aus und verschiebt die Erwartungen an diese Ressource spürbar.
Der zugrunde liegende Prozess heißt Serpentinisierung. Dabei reagiert Wasser mit olivin- und pyroxenreichen Gesteinen aus dem oberen Erdmantel. Das Eisen in diesen Mineralen wird oxidiert, das Gestein wandelt sich in Serpentinit um, und der Sauerstoff des Wassers bleibt chemisch gebunden zurück. Übrig bleibt molekularer Wasserstoff, der sich zunächst im Porenwasser löst und anschließend über Klüfte und Verwerfungen nach oben wandern kann. Wie ergiebig der Vorgang abläuft, hängt stark vom Ausgangsgestein ab. In den westlichen Pyrenäen handelt es sich um fertile Lherzolithe, die während früherer Dehnungsphasen der Erdkruste in vergleichsweise geringe Tiefen gelangten. In Nordkalifornien reagieren dagegen verarmte Harzburgite der Coast Range Ophiolite. Beide Gesteinstypen unterscheiden sich im Eisen- und Magnesiumgehalt und damit im chemischen Potenzial. Für die Energieversorgung erreichbar ist davon allerdings nur ein winziger Bruchteil, denn der mit Abstand größte Wasserstoffvorrat des Planeten steckt im Erdkern und liegt damit mehrere tausend Kilometer tief.
Weil die Serpentinisierung in acht bis zwanzig Kilometern Tiefe abläuft, lässt sie sich nicht direkt beobachten. Genau hier setzt die Geophysik an. Aus Schwerefeld-, Magnetfeld- und seismischen Messdaten rekonstruierte das Team zunächst dreidimensional, wo das Mantelgestein liegt, welches Volumen es einnimmt, welche Temperatur dort herrscht und wie weit die Umwandlung bereits fortgeschritten ist. Diese geophysikalischen Modelle wurden anschließend mit thermodynamischen und kinetischen Berechnungen der Fluid-Gestein-Reaktionen gekoppelt. Damit entsteht kein abstraktes Obergrenzenszenario mehr, sondern eine Rate, die physikalische und chemische Grenzen berücksichtigt. Das dabei entwickelte Modellierungswerkzeug PoNHy steht als quelloffenes Programm zur Verfügung und lässt sich auf jedes serpentinisierende System weltweit übertragen. Regionen werden dadurch erstmals direkt miteinander vergleichbar, statt jeweils mit eigenen Annahmen bewertet zu werden.
Für die westlichen Pyrenäen ergibt die Modellierung eine Bildung von rund 308 Tonnen Wasserstoff pro Jahr, für Nordkalifornien etwa 515 Tonnen. Frühere theoretische Abschätzungen bewegten sich in Größenordnungen von Hunderttausenden bis Millionen Tonnen jährlich. Der Unterschied entsteht vor allem dadurch, dass ältere Ansätze im Wesentlichen das vorhandene Gesteinsvolumen betrachteten. Die neue Rechnung berücksichtigt zusätzlich zwei Bremsen. Erstens erreicht der gelöste Wasserstoff im Porenfluid irgendwann seine Löslichkeitsgrenze, und sobald diese Sättigung eintritt, verlangsamt sich die weitere Bildung erheblich. Zweitens begrenzt die Geschwindigkeit, mit der frische Gesteinsoberflächen überhaupt mit Wasser in Kontakt kommen, den Umsatz. Werden beide Faktoren in das Modell integriert, sinken die berechneten Produktionsraten deutlich. Wichtig für die Belastbarkeit ist, dass die Werte mit tatsächlich gemessenen Wasserstoffflüssen an vergleichbaren geologischen Systemen weltweit übereinstimmen.
Ein Aus für die Ressource ist das ausdrücklich nicht. Große Ansammlungen bleiben möglich, sie brauchen nach Einschätzung der Autoren jedoch geologische Zeiträume und die passende Kombination aus Bildungszone, Migrationswegen und dichtem Speichergestein. Entscheidend ist damit nicht mehr allein die Frage, wo überhaupt Wasserstoff entsteht, sondern wo er sich über sehr lange Zeiträume anreichern kann, ohne zu entweichen. Für die Exploration verschiebt sich der Fokus dadurch von reiner Volumenrechnung hin zur Speicherarchitektur eines Systems. Für die deutsche Energiewende bleibt geologischer Wasserstoff vorerst eine Ergänzung und kein kurzfristiger Ersatz für Elektrolyse, zumal parallel technische Wege reifen, die etwa Wasserstoff direkt aus Sonnenlicht gewinnen. Offen bleibt, wie stark sich die Raten in tektonisch aktiveren Regionen unterscheiden und wie schnell sich Vorkommen nach einer Förderung regenerieren.
Nature Communications, Controls on natural hydrogen generation during serpentinization of mantle rocks; doi:10.1038/s41467-026-73920-5