Das drohende Aus der Gaslieferungen aus Russland beschleunigt
gegenwärtig die Planungen zum Umstieg auf einen Energieträger, der
lange Zeit unterschätzt wurde.
Hergestellt aus Ökostrom könnte so genannter grüner Wasserstoff unser
Energiesystem revolutionieren, denn er ist der einzige Energieträger,
der ohne den klimaschädlichen Kohlenstoff auskommt.
Wasserstoff ist das kleinste Element des Periodensystems und deshalb
universell einsetzbar.
Mit Wasserstoff lässt sich Ökostrom speichern, mit grünem Wasserstoff
können Fahrzeuge bewegt und Kraftwerke betrieben werden.
Aus grünem Wasserstoff lassen sich viele chemische Grundstoffe
klimaneutral herstellen.
Eine Vielzahl von Forschungsprojekten am Karlsruher Institut für
Technologie arbeitet daran, Deutschland bis 2030 zur
Wasserstoffrepublik zu machen.
Wasserstoff ist zum großen Hoffnungsträger in der Energiekrise
geworden.
Vielen gilt er als das grüne Öl der Zukunft oder gar als Champagner
unter den Energieträgern.
Als Energieträger lässt sich eben Wasserstoff besonders leicht und
variabel herstellen.
Er stellt also damit ein Verbindungselement zwischen diesen
erneuerbaren Energien, die leider fluktuierend nur anfallen, und einem
verfügbaren, speicherfähigen Medium, was eben Energie verschiedenen
Prozessen zuführen kann.
Insofern kann man ihn als Champagner bezeichnen.
Allerdings, die Qualität liegt eher darin, dass er eben diese
Vielfältigkeit hat und als einen Energieumschlagpunkt verstanden
werden kann.
Schmecken oder riechen tut er leider nicht.
Professor Thomas Jordan ist Wasserstoffexperte am Karlsruher Institut
für Technologie.
Er ist überzeugt, Putins Spiel mit der Gaszufuhr wird den Einstieg in
die Wasserstoffwirtschaft beschleunigen.
Veränderungen brauchen Druck und wir haben einen erheblichen Druck.
Und der größte Druck rührt zunächst mal tatsächlich aus der Industrie
her.
Solche Veränderungen geschehen nicht von heute auf morgen.
Wir brauchen für den Königsweg diesen Wandels große
Elektrolysekapazitäten, um möglichst viel lokal hierher zu stellen an
grünem Wasserstoff über die Elektrolyse.
Und diese Anlagen werden wahrscheinlich sehr nah an den großen
Industrieanlagen aufgebaut werden, weil dort in große Mengen
umgeschlagen werden können und die großen Mengen dann auch günstige
Preise bedeuten, die die Industrie braucht.
Praktischerweise lassen sich für die Speicherung des Wasserstoffs
bestehende Gaskavernen weiter nutzen.
Das sind in Norddeutschland künstlich angelegte Löcher in einer
Salzlage.
Die werden also ausgespült.
Sehr große Kavernen, in denen bisher Erdgas gespeichert wurde.
Und es wurde untersucht, belegt, dass diese Speicher auch mit
Wasserstoff bei ähnlichen Drücken befüllt werden können und damit auch
als Puffer für Wasserstoff genutzt werden können.
Die gesamte Menge des benötigten grünen Wasserstoffs wird man in
Deutschland nicht herstellen können.
Ein Teil wird man von dort importieren müssen, wo die Sonne
zuverlässiger scheint oder der Wind heftiger weht.
Wir haben jetzt eine Abhängigkeit bei der Primärenergie von über 70
Prozent.
Wir importieren also einen Großteil unserer Energie gegenwärtig.
Zusätzlich versuchen wir unser Energiesystem sehr grundsätzlich
umzugestalten.
Jetzt wollen wir noch zusätzlich eine Unabhängigkeit herstellen.
Also ich glaube nicht, dass das leistbar ist.
An der Verbesserung der Effizienz der Wasserstoffelektrolyse wird Man
darf sich aber durchaus vergegenwärtigen, dass gegenwärtig
Elektrolyseure durchaus in der Lage sind, 70, 80 Prozent des Stroms in
chemische Energie zu wandeln.
Es gibt natürlich Abwärmeverluste, auch in diesen Elektrolyseuren, die
bei Temperaturen von 70, 80 Grad betrieben werden.
Diese sind natürlich niedergredig und lassen sich vielleicht vor Ort
irgendwo nutzen, diese Temperaturen.
Es gibt Beispiele in Norddeutschland, wo diese Abwärme in der
Agrarwirtschaft mit eingespeist werden und mitgenutzt werden.
Dann sind sie formal bei 100 Prozent vielleicht Effizienz, je nachdem
wie sie diese Effizienz definieren.
Aber tatsächlich wird auch versucht, über andere Kombinationen von
Materialien diese Effizienzen weiter zu steigern.
Ein weiteres Beispiel dafür ist die sogenannte
Hochtemperaturelektrolyse.
Allerdings müssen sie da natürlich auch hohe Temperaturen einspeisen,
die kriegen sie auch nicht umsonst.
Also alles in allem wird da schon noch versucht zu optimieren.
Die gegenwärtigen Elektrolyseure sind aber schon relativ gut.
Ökonomisch lässt sich natürlich über solche Kombinationen aus Wärmen
und Elektrizität ein bisschen mehr noch rausholen.
Für den Transport ist der große Platzbedarf des Wasserstoffs ein
Problem.
Würde ich ihn in seinem ursprünglichen Zustand bei atmosphärischem
Druck und Umgebungstemperatur versuchen zu speichern, bräuchte ich
riesige Ballons.
Das heißt, für Anwendungen, wo ich ein beschränktes Platzangebot habe,
also im Fahrzeug oder in der Rakete, dann muss ich diese Dichte
erhöhen.
Also Wasserstoff ist wenig dicht, sehr leicht, 14 mal leichter als
Luft.
Um das zu verändern für meine technische Anwendung, kann ich entweder
Druck anwenden.
Und da geht man durchaus zu ungewöhnlich hohen Drücken bei
Wasserstoff.
Für die Fahrzeuganwendung sind es bis zu 700 Bar oder 70 Megafaskal.
Eine andere Alternative, die man jetzt für die Raumfahrt gewählt hat,
um auch das Speichergefäß leicht zu halten, da braucht man nämlich für
700 Bar sehr dicke Wände, macht man das bei der Raumfahrt so, dass man
den Wasserstoff verflüssigt.
Und er wird flüssig eben erst bei sehr niedrigen Temperaturen.
Da müssen Sie bei minus 250 Grad dafür sorgen, dass dann ein Behälter
diese tiefen Temperaturen auch sicher einschließt.
Das heißt, Sie brauchen eine gute Isolierung.
Die können Sie aber relativ leicht auslegen.
Und damit wird er aber noch mal kompakter als bei 700 Bar.
Das heißt, Sie haben noch mal weniger Platzbedarf, als wenn Sie dieses
Gas auf 700 Bar verdichten.
Im Vergleich zum Speichermedium Batterie ist beim Speichermedium
Wasserstoff die Rückwandlung in Strom weniger effizient.
Insofern empfiehlt es sich vielleicht doch eher, das Gas Wasserstoff
als solches zu nutzen, vielleicht auch zum Betrieb von Fahrzeugflotten
oder sonst was.
Die Brennstoffzelle hat nach Überzeugung des Experten durch die
jüngsten Forschungsanstrengungen ihre Kinderkrankheiten überwunden und
Marktreife erreicht.
Dennoch bietet die klimaneutrale Verbrennung des grünen Wasserstoffs
in einem Wasserstoffmotor durchaus Vorteile.
Eine Verbrennungsmaschine bietet die Möglichkeit, relativ schnell mit
einer sehr breit etablierten und bewährten Technologie den Wasserstoff
genauso gut umformen zu können wie in der Brennstoffzelle.
Also die Brennstoffzelle ist nicht in allen Belangen überlegen.
Kosten, Flexibilität, die Verträglichkeit von nicht sehr reinem
Wasserstoff ist in dem Motor erheblich höher als in der
Brennstoffzelle, die etwas empfindlicher ist aufgrund der
Katalysatoren, die ich brauche für diese Niedertemperatur-Technologie.
Und insofern sind wir der Überzeugung, dass es durchaus Anwendungen
gibt, die besser mit einem Motor versorgt werden als mit einer
Brennstoffzelle als Wandler.
Für Professor Jordan gibt es keine unüberwindbaren technischen Hürden,
Deutschland bis 2030 zur Wasserstoffrepublik zu machen.
Wir haben keine grundlegende offene Fragen.
Technologisch sehr wohl, weil wir in den Produktionen uns wandeln
müssen.
Wir müssen schneller mehr Technologie dafür bereitstellen.
Aber Voraussetzung ist erstmal, dass die Randbedingungen stimmen.
Weil keine Industrie wird in sowas hineingehen, wenn unklar ist, dass
diese Technologie auch seitens der Politik unterstützt wird.
Nur als Beispiel die Diskussion um den Verbrennungsmotor.
Und das ist insofern eine wichtige Vorausbedingung, dass die Politik
die Rahmenbedingungen schafft, flexibel genug, sodass sie nicht
Technologien vorschreibt, sondern eigentlich das Ziel vor Augen nicht
verliert, nämlich zu honorieren, wie viel an Emissionen an
fossilbasiertem Kohlenstoff in unserer Atmosphäre denn durch diese
Technologie eingespart werden kann.
Und man sollte dabei möglichst wenig Technologien festschreiben.
Wenn man die Vision im Kopf behalten darf, man auch nicht vergessen,
es wird keine Energiewirtschaft sein, die exklusiv auf Wasserstoff
setzt.
Es wird ein ziemliches buntes Treiben sein, auch in der
Energielandschaft.
Der wesentliche Punkt aber wird dabei sein, dass wir dabei auf
Kreislaufwirtschaften setzen und auf Nachhaltigkeit.
Ob dabei jetzt Kohlenstoff dabei ist oder kurzfristig in die
Atmosphäre kommt und wieder entnommen wird, das ist zweitrangig.