Klimawandel: Wasserstoff ist elf mal schlimmer als CO2

Wasserstoff gilt als wichtige Säule im Kampf gegen die CO2-Emissionen und damit verbunden natürlich den Klimawandel. Neue Daten zeigen allerdings, dass das Gas mit Vorsicht behandelt werden muss, und das nicht nur wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr: Wasserstoffemissionen, die etwa durch Verluste beim Transport entstehen können, sind indirekt für mehr elf mal mehr Erwärmungseffekte als CO2 verantwortlich.

Wasserstoff gehört nicht in die Atmosphäre

Wasserstoff kann als Trägerstoff für saubere Energie verwendet werden. Mit Hilfe spezieller Brennstoffzellen kann diese Energie dann wieder in Elektrizität umgesetzt werden. Das einzige Nebenprodukt, das dabei entsteht, ist Wasser. Was das Gewicht angeht, ist die Energiedichte von Wasserstoff deutlich höher als die von Lithium-Akkus. Außerdem geht das Auftanken eines Wasserstofftanks deutlich schneller vonstatten als das Laden einer Batterie. Wasserstoff gilt daher als vielversprechende grüne Option in vielen Bereichen, in denen man um Dekarbonisierung bemüht ist – vor allem dort, wo Batterien nicht die ideale Lösung sind, etwa in der Luftfahrt oder im Gütertransport.

Wenn Wasserstoff jedoch als Gas in die Atmosphäre gelangt, kann es mit anderen Gasen und Dämpfen interagieren und so deutliche Erwärmungseffekte produzieren. In einer Studie der britischen Regierung wurden diese Effekte untersucht und das Global Warming Potential (GWP) von Wasserstoff bestimmt. Dieses sei etwa zwei mal so hoch wie bisher gedacht, so die Forscher:innen. Über einen Zeitraum von 100 Jahren würde eine Tonne Wasserstoff in der Atmosphäre die Erde etwa elf mal so viel wie eine Tonne CO2 erwärmen.

So erwärmt Wasserstoff die Erde

Diese erwärmenden Effekte kommen zum Beispiel zustande, indem Wasserstoff die Lebensdauer von atmosphärischen Methan verlängert. Methan ist ein sehr potentes Klimagas, das etwa 80 mal so viel Erwärmung verursacht wie die äquivalente Menge CO2. Wasserstoff reagiert in der Troposphäre mit den gleichen Oxidantien, die für die Beseitigung atmosphärischen Methans verantwortlich sind. Im Normalfall wird Methan in der Atmosphäre sehr schnell abgebaut, weshalb CO2 ein wesentlich gefährlicheres Klimagas ist. Wenn allerdings Wasserstoff vorhanden ist, dann reagieren die Stoffe, die das Methan beseitigen, stattdessen mit diesem. So wird das Methan langsamer abgebaut, was dessen Wirkung auf das Klima natürlich erhöht.

Außerdem erhöht Wasserstoff die Konzentration von troposphärischen Ozon und stratosphärischem Wasserdampf, was ebenfalls für eine Erhöhung der Temperaturen sorgt.

Verluste gibt es immer

Aber wie gelangt Wasserstoff nun in die Atmosphäre? Zu einem großen Teil handelt es sich um einfache Leckagen. Wenn das Gas komprimiert in Tanks gelagert wird, ist mit einem Verlust zwischen 0,12 und 0,24 Prozent pro Tag zu rechnen. Auch bei der Verteilung über Leitungssysteme kommt es zu Verlusten, die in die Atmosphäre gelangen.

Wenn Wasserstoff als Flüssigkeit transportiert wird, kommt es zu Verdunstung. Dabei geht pro Tag etwa ein Prozent des Volumens verloren. Aktuell wird das bei der Verdunstung entstehende Gas in die Atmosphäre entlassen. Tatsächlich ist diese Art des Umgangs mit überschüssigem Wasserstoff derzeit normal. So wird beispielsweise auch während der Elektrolyse verfahren, während der Kompression, während Tankvorgängen sowie bei der Produktion von Elektrizität in Wasserstoff-Brennstoffzellen.

Bei den derzeit gängigen Elektrolyseverfahren kommt es zu einem Verlust zwischen 3,3 und 9,2 Prozent des produzierten Wasserstoffs. Wie viel es tatsächlich ist, hängt maßgeblich davon ab, wie oft der Prozess gestoppt und neu gestartet wird.

Derartige Verluste können gut abgefangen werden, indem System konstruiert werden, die den überschüssigen Wasserstoff wieder mit Wasser verbinden und dann zurück in den Prozess führen. Bis solche Systeme jedoch wirtschaftlich sinnvoll sind, wird es noch ein wenig dauern.

Ein Bericht von Frazer-Nash Consultancy geht davon aus, dass insgesamt etwa 1 – 1,5 Prozent des Wasserstoffs in die Atmosphäre gelangen. Davon entfällt etwa die Hälfte auf Verluste beim Transport und je ein Viertel auf Verluste bei der Produktion und beim Verbrauch.

Mehr Vor- als Nachteile

Zumindest in der britischen Regierung ist man der Ansicht, dass diese Fakten nicht bedeuten, dass man sich von Wasserstoff als grüne Lösungskomponente für das nötige drastische Absenken der CO2-Emissionen verabschieden sollte. Auch in den pessimistischsten Szenarien, so heißt es, würden die Effekte des atmosphärischen Wasserstoffs weit unter denen bleiben, die das durch die Maßnahmen eingesparte CO2 gehabt hätte. „Whilst the benefits from equivalent CO2 emission reductions significantly outweigh the disbenefits arising from H2 leakage, they clearly demonstrate the importance of controlling H2 leakage within a hydrogen economy„, heißt es jedoch weiter.

via Recharge News