Wasserstoff: Hoffnungsträger der Energiezukunft?

Es ist durchsichtig, ziemlich flüchtig und ein eher unscheinbares Gas: Wasserstoff ist bereits seit Jahrhunderten bekannt und dennoch wird aktuell mehr als jemals zuvor über das „Wundergas“ berichtet. Anknüpfend an den Einstiegsartikel zu den E.ON Energy Innovation Days 2020, haben wir uns einmal angeschaut, wie Wasserstoff überhaupt produziert wird und warum das Gas in Zukunft eine wichtige Schlüsselkomponente als Energieträger darstellen wird.

Was steckt hinter dieser „neuen“ Technik?

Im Zeitalter einer energiehungrigen Welt, wird Energie für die Fortbewegung, das Heizen von Gebäuden, zum Einschalten von Licht und vieles mehr benötigt. Bisher hatte Wasserstoff im Wettbewerb mit den Energieträgern oftmals das Nachsehen gehabt. Zu groß und energiereich sei der Aufwand der Herstellung, was Wasserstoff auch entsprechend teuer mache, lauten die Gegenargumente. Die Benzin- bzw. Erdgaskarte wurde in der Folge also stets weiter gefahren. Bis jetzt! Der Klimawandel macht sich unaufhaltsam bemerkbar und plötzlich braucht es auch bei den Energieträgern umweltfreundlichere Alternativen. Experten sind sich größtenteils einig, dass Wasserstoff eine wichtige Zukunftskomponente darstellen wird.

Welche Rolle wird Wasserstoff in unserem Energiesystem der Zukunft spielen?

Das Ziel der Klimaneutralität Deutschlands bis zum Jahr 2050 ist ehrgeizig, aber erreichbar und absolut notwendig. Dafür muss allerdings so viel Strom wie möglich aus erneuerbaren Energien genutzt werden. Es müssen Gebäude mit grünem Strom und auch die Batterien von Elektroautos mit „Ökostrom“ geladen werden. Allerdings ist das nur die Spitze des Eisbergs. Es gibt einige Felder in denen die Integration von grünem Strom wichtig sei. Allerdings erweise sich das bisher noch als schwer umsetzbar. In Teilen der Stahlherstellung oder der chemischen Industrie, dem Schwerverkehr oder Luftfahrt wird eine hohe Energiedichte benötigt. Hier braucht es neben erneuerbarem Strom Wasserstoff als Ergänzung. Wasserstoff zeichnet sich durch seine hohe Energiedichte aus und ist –produziert aus grünem Strom- das Mittel der Wahl. „Es gibt einige Sektoren, die viel Kohlendioxyd ausstoßen und in denen es bislang keine Alternative zu fossilen Brennstoffen gibt. Zum Teil im Transport und besonders in einigen Industrien. Die vielversprechendste Lösung ist erneuerbarer Wasserstoff.“, erklärt auch die EU-Kommissarin für Energie Kadri Simson. Wasserstoff wird also als klimafreundlicher Energieträger benötigt, etwa um Flugzeuge oder auch LKW anzutreiben.

Wie wird der Wasserstoff hergestellt?

Es gibt mehrere Möglichkeiten Wasserstoff zu produzieren. Als eines der praktikabelsten Verfahren sticht die Elektrolyse hervor. In diesem Verfahren wird Wasser unter Strom gesetzt und in der Folge spaltet sich das Wasser (H2O) in seine beiden Bestandteile (Wasserstoff „H“ und Sauerstoff „O“) auf. Wird für den Prozess ausschließlich Ökostrom verwendet, dann ist die Spaltung des Wassers in seine einzelnen Komponenten komplett klimaneutral. Es wird grüner Wasserstoff gewonnen. Was recht einfach klingt, klagt jedoch über ein Problem: Um die Nachfrage an grünem Wasserstoff befrieden zu können wird nicht nur viel, sondern sehr viel Ökostrom benötigt. Es Vielfaches mehr, als bisher in Europa übrig ist. In einem ersten Schritt müssen also auch die Erneuerbaren Energien ausgebaut werden. Und das braucht Zeit. Als Übergangslösung werden daher andere Arten von Wasserstoff benötigt, wie wenig Kohlenstoffdioxid verursachen. Die Rede ist vom sogenannten „blauen Wasserstoff“. Hierbei handelt es sich um eine zweite Methode der Wasserstoffproduktion, die durchaus umstritten ist. Die Gewinnung von blauem Wasserstoff erfolgt aus Erdgas. Bei diesem Prozess entsteht Kohlendioxid, was jedoch nicht in die Umwelt entlassen, sondern aufgefangen und in unterirdische Lager gepresst wird. Die Umsetzung des Ganzen ist vergleichsweise schnell und unkompliziert. Einige Forscher bezweifeln allerdings, dass die unterirdische Lagerung des klimaschädlichen Kohlenstoffdioxids so sicher ist. Die Studienlage zum Verhalten von CO2 unter Druck im Erdreich ist steckt noch in den Kinderschuhen. Zudem stehen einer Errichtung und eventuellen späteren Rückbaumaßnahmen erhebliche Kosten gegenüber. Ziel muss es sein zum nächstmöglichen Zeitpunkt auf die Entwicklung einer Technologie, und zwar der Gewinnung grünen Wasserstoffs, zu konzentrieren.

Wo wird Wasserstoff eigentlich hergestellt?

Da wo grüner Wasserstoff hergestellt werden soll, muss auch die Möglichkeit bestehen, Strom aus Sonnen- und Windenergie gewinnen zu können. In Deutschland wird es aufgrund der wenigen Sonnenstunden schwierig sein, Elektrolyse zur Gewinnung von Wasserstoff auf Basis von Solarstrom dauerhaft durchzuführen. Aus diesem Grund ist es naheliegend, die Elektrolyse-Anlagen in Küstennähe zu bauen, um bei starkem Wind den überschüssigen Strom nutzen zu können oder eine Art Mindeststromversorgung zur Wasserstofferzeugung sicherzustellen. Das wird aber höchstwahrscheinlich nicht reichen, den kompletten Wasserstoffbedarf der Zukunft zu decken. Deutschland wird somit lediglich anhand von sogenannten „Demonstratoren“ zeigen können, was unter guten Bedingungen alles möglich ist. Der Großteil der Wasserstoffproduktion soll in anderen Ländern erfolgen, beispielsweise in afrikanischen Ländern wie Marokko. Experten zufolge wäre der anschließende Transport des grünen Wasserstoffs nach Europa kein Problem. Der Aufbau der Infrastruktur und die Definition der Rahmenbedingungen koste Kritikern zufolge jedoch zu viel Zeit. Auch ist Wasser eine limitierte Komponente in den recht trockenen afrikanischen Ländern. Es wird eine Produktionssteigerung in Deutschland verlangt. Experten sind sich einig, dass die Produktion von grünem Wasserstoff auch in Deutschland funktionieren würde. Erreicht werden könne das mit dem Ausbau der Photovoltaik-Anlagen und mit weiteren Windkraftanlagen an Nord- und Ostsee. Allerdings lautet der Tenor: Deutschland wird Industrieland aber auch Großimporteur von Energie bleiben. In Dänemark hingegen sollen sich die Bedingungen als geeigneter erweisen. Hier wurde bereits mit dem Bau einer künstlichen Insel begonnen, auf der in Zukunft grüner Wasserstoff hergestellt werden soll.

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