Energiewende mit Wasserstoff?

Grüner Wasserstoff ist das aktuelle Klimawandel-Zauberwort

Wasserstoff kann helfen Deutschland klimaneutral bis 2050 zu machen – sofern es einen deutlichen Ausbau der Erneuerbaren Energien gibt und Deutschland lernt, die Energieversorgung ganzheitlich zu denken. Erste Ideen, wie das funktionieren könnte, liegen bereits vor. Auch die Bundesregierung wird zeitnah nachziehen und ihre Nationale Strategie Wasserstoff vorstellen. Ob sich die Nationale Strategie Wasserstoff dann 1 zu 1 in die Praxis übertragen lässt, wird sich zeigen.

Im November 2019 hatte Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier das Ziel der Wasserstoff-Roadmap vorab formuliert:
„Wir müssen heute die Weichen dafür stellen, dass Deutschland bei Wasserstofftechnologien die Nummer 1 in der Welt wird.“

Wasserstoff-Roadmap Frauenhofer 

Im März 2020 veröffentlichten die Frauenhofer Institute eine eigene Wasserstoff-Roadmap und verteilten sie zur Unterstützung an Ministerien und das Kanzleramt. Grünem Wasserstoff teilen die Frauenhofer Insitute in Bezug auf die Energiewende dabei eine zentrale Rolle zu. Dies gelte insbesondere für die Sektoren Verkehr und Industrie. Neben der direkten Nutzung soll Wasserstoff durch die Ausweitung der erneuerbaren Energien auch durch seine Speicher- und Transportierbarkeit an Bedeutung gewinnen.

Wasserstoff-Roadmap Baden-Württemberg 

„Grüner Wasserstoff kann das Erdöl von morgen werden“, sagte Umweltminister Franz Untersteller bei der Präsentation der Wasserstoff-Roadmap für Baden-Württemberg am 21. April 2020 in Stuttgart. Die Zeit dränge, fügte er hinzu. Vor allem für den Industrie- und Technologiestandort Baden-Württemberg biete grüner Wasserstoff, der klimaneutral aus erneuerbarem Strom erzeugt wird, große Potenziale.

Erprobung der Technologie und Wirtschaftlichkeit

Laut Verkehrsminister Scheuer sollen in drei Jahren bereits 60.000 Wasserstoff-Pkw auf deutschen Straßen unterwegs sein. Aktuell sind es gerade einmal 600 Wasserstoff-Pkw. Ein Grund dafür sind u.a. die hohen Herstellungskosten von grünem Wasserstoff. 

Bleiben wir im Verkehrssektor: Expert*innen sehen Wasserstoff eher in schweren Lkw, Schiffen, Bahnen und in der Luftfahrt. [Vgl.: SWR] Denn je größer ein Fahrzeug, desto sinnvoller ein Betrieb mit Wasserstoff. Gegenüber rein batterieelektrischen Fahrzeugen bieten Wasserstoff-Autos wichtige Vorteile:

  • höhere Reichweite
  • höhere Zuladung, da der Tank wesentlich kleiner und leichter

Forschungsprojekt Hylix-B: Wasserstoff-26-Tonner im Raum Stuttgart

Die Landesregierung Baden-Württemberg hat innerhalb ihrer Wasserstoff-Roadmap als eines der ersten Projekte das Wasserstoff-Projekt Hylix-B in die Wege geleitetet. Hylix-B erprobt 

  • die Wasserstoff-Technologie
  • die Akzeptanz 
  • und die Wirtschaftlichkeit 

von schweren Wasserstoff-Lkw im Alltag. Dahinter steht die Annahme, dass über die Wasserstoffnachfrage eine nennenswerte Wasserstoffinfrastruktur entstehen kann. Der Lkw-Lieferverkehr der Zukunft wird enorm große Mengen an Wasserstoff benötigen. Mit einer schrittweisen Umstellung auf Wasserstoff-Lkw können die Sektoren Herstellung und die Bereitstellung von grünem Wasserstoff besser gesteuert werden. 

In Hylix-B wird zunächst ein Wasserstoff-Projekt-Lkw beforscht und ein Prototyp umgesetzt. Dieser befindet sich bereits im Bau. Dann in naher Zukunft soll er die Straßen BaWüs unsicher machen: Hylix-B testet den vollelektrischen 26-Tonner im Alltagseinsatz, um die technischen und organisatorischen Herausforderungen in der Praxis sichtbar werden zu lassen.


Technische Daten Wasserstoff-Lkw (26 t)

Fahrleistung/Tag: ca. 340 km
Verbrauch: ca. 9 kg H2/100 km
Geplante Reichweite: ca. 500 km 


CO2-Emissionen: global und lokal

Durch den Einsatz von grünem Wasserstoff zur Betankung von Wasserstoff-Lkw lassen sich sowohl auf globaler als auch lokaler Ebene Schadgase wie CO2 stark reduzieren. Im (innerstädtischen) Lieferverkehr kann ein Wasserstoff-Truck zudem lokale Emissionen wie Stickoxide (NOx) oder Partikel stark verringern – und das nicht nur mit Blick auf die Abgas-Emissionen, sondern auch durch die Möglichkeit „elektrisch“ zu bremsen. Die Partikelbildung durch Bremsstaub wird erheblich reduziert. Nicht zuletzt sorgen Wasserstoff-Lkw für deutlich weniger Lärm auf den Straßen.


Infokasten

Grüner Wasserstoff

Wasserstoff (H) kommt auf der Erde nur in Kombination mit anderen Molekülen vor, etwa als H2O (Wasser). Reiner Wasserstoff ist ein solches Energiebündel, dass er sich sofort mit anderen Molekülen verbinden möchte. Einmal verbunden, wehrt er sich dann mit all der gespeicherten Kraft bzw. Energie gegen eine Abspaltung.
 
Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern ein Energieträger – ähnlich wie Öl oder Erdgas. Bei Öl oder Erdgas jedoch hat sich die Energie der Sonne vor Millionen von Jahren in Pflanzen gespeichert, die sich dann mit viel Druck und Erdtemperatur über diese lange Zeit zu Kohlenwasserstoffverbindungen gewandelt haben. Nutzt man diese gespeicherte Energie heute, so strömt CO2 in die Atmosphäre. Das löst den sogenannten Treibhauseffekt aus, der unser Klima wärmer und wärmer werden lässt. Will man auf diese fossilen Energieträger verzichten, muss man sich einen Prozess einfallen lassen, der den Transport und die Speicherung von Energie schneller ermöglicht. 

Wasserstoff als Energiespeicher

In Wasserstoff lässt sich sehr viel Energie speichern, auch wenn man ihm diese erst einmal zuführen muss, um ihn aus bestehenden Verbindungen wie z.B. H2O lösen zu können. Zur Herstellung von grünem Wasserstoff muss diese Energie aus regenerativen Quellen wie z.B. mit Windkraft hergestelltem Strom kommen. Alternativ lässt sich grüner Wasserstoff auch durch die Zuführung von Solarenergie bei hohen Temperaturen abspalten.    

Einmal gewonnen trägt das Wasserstoffmolekül (H) einen großen Teil der Energie, die beim Abspalten zugeführt wurde, in sich. Die Energie, die nicht im H-Molekül steckt, ist bei der Abspaltung als Wärme frei geworden und kann etwa zum Heizen genutzt werden. 

H-Moleküle können nun transportiert, gespeichert und wenn benötigt genutzt werden. Damit wird die Energienutzung – wie bei Öl und Gas – von der Verfügbarkeit von Energie „entkoppelt“. Nur braucht das beim Wasserstoff eben keine Millionen Jahre und ist vollkommen CO2 frei, da im Prozess kein Kohlenstoff gebraucht wird. 

Wasserstoff -> Brennstoffzelle -> Strom

Soll die im Wasserstoff gespeicherte Energie z.B. wieder als Strom genutzt werden, kann dieser Umwandlungsprozess in einer Brennstoffzelle stattfinden. Im Verglich mit einem Verbrennungsmotor (Benzin, Diesel) kann eine Brennstoffzelle mehr als das Doppelte der gespeicherten Energie in Strom zurückwandeln und so beispielsweise unter Nutzung eines Elektromotors ein Auto in Bewegung versetzen.

Energiewende mit Wasserstoff?

Das Energiebündel Wasserstoff wird als ein wichtiger Bestandteil der Energiewende genannt (Wasserstoff-Roadmaps). Zurecht, denn die Energiewende kann mit Strom und Wärme aus grünen Quellen gelingen. Produziert in einer Brennstoffzelle sind Strom und Wärme mobil oder stationär, egal ob in der Stadt oder auf dem Land, zu jedem Zeitpunkt verfügbar. Voraussetzung aber ist: Es gibt ausreichend grünen Wasserstoff. Dazu bedarf es einen beschleunigten Photovoltaik- und Windkraft-Ausbau. 


Weiterführende Links

Weitere Infos zum Wasserstoff-Truck von Hylix-B findest Du hier.

Verfolge die aktuelle Entwicklung in Sachen Wasserstoff-Lkw und Wasserstoff-Roadmap oder erfahre einfach nur Spannendes rund um die Wasserstoff-Technologie im Hylix-B-Blog.

Video: Brennstoffzelle und Elektrolyse, MaxPlank

Artikel: Wasserstoff-Chaos, Business Insider

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