Wasserstoff – Die saubere Lösung für alles!?

Mit Wasserstoff kann man Koks in der Stahlherstellung ersetzen, man kann ihn verbrennen anstelle von Gas, man kann Rohstoffe für die Chemische Industrie damit erzeugen und Brennstoffzellen betreiben, die dann Autos und LKWs antreiben.
Technisch ist das Potenzial riesig, hierin liegt sogar das Problem. Wir können nicht alles von heute auf morgen auf Wasserstoff umstellen, schon gar nicht auf „grünen“ Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen. Auch im Ausland gibt es die hierfür benötigten Mengen noch nicht. Daher ist es auch richtig, dort jetzt Strukturen aufzubauen. Mit Australien wird es eine Machbarkeitsstudie geben, und von Chile träumen alle, da dort soviel Potenzial für erneuerbare Energien besteht, dass man grünen Wasserstoff in großem Stil herstellen kann. Auch wenn der wohl eher in die USA gehen würde als nach Europa. Zur Zeit wird Wasserstoff hauptsächlich aus Erdgas hergestellt (grauer Wasserstoff), mit nachhaltig oder erneuerbar hat das nichts zu tun. Er kostet z.Z. ca. die Hälfte von grünem Wasserstoff. Mit der Zeit wird sich das ändern, da auf Erdgas die steigende CO2-Abgabe erhoben wird und die Technik bei den Elektrolyseuren besser und billiger wird.
Bleiben wir mal beim grünen Wasserstoff.
Um eine kg Wasserstoff per Elektrolyse aus Strom herzustellen benötigt man ca. 55 kW/h Strom. Ein kg Wasserstoff reicht für ungefähr 100 km Fahrtstrecke mit dem Auto. Mit diesem Strom könnte ein Elektroauto aber 250-350 km weit fahren (je nach Typ und Fahrstil).
Dies verdeutlicht warum es im PKW-Bereich keinen Sinn macht, es ist eine sehr große Ressourcen-Verschwendung. Wer jetzt einwenden will, dass die E-Autos aber wegen ihrer Batterien noch mehr Ressourcen brauchen, dem muss man entgegnen, dass dies zwar bei der Herstellung stimmt aber (wenn man nicht gerade den Tesla mit der größten Batterie als Vergleich nimmt) die E-Autos mit Diesel/Benzinern schon nach ca. 30000 km gleichauf mit den Verbrennern liegen. Das Brennstoffzellen-Auto liegt zwischen Benzin/Diesel und E-Auto. Denn auch ein Brennstoffzellen-Auto benötigt eine Batterie. Diese ist zwar kleiner als bei einem E-Auto aber die Brennstoffzelle (BZ) ist relativ empfindlich und mag weder den Kaltstart besonders, wie auch Spitzenbelastungen und schnelle Lastwechsel. All dies würde ihre Lebenserwartung deutlich reduzieren, was in hohen Kosten für den vorzeitigen Austausch münden würde. Damit die BZ also in ihrem „Wohlfühlbereich“ arbeiten kann, werden solche Szenarien von der Batterie ausgeglichen.

Lasst uns nicht in Fantasien verfallen, was alles mit Wasserstoff im Bereich PKW gehen könnte. Wer dort große Summen investiert, läuft Gefahr, das Geld in den Sand zu setzen. Die Batterieentwicklung geht rasant voran, sowohl die Energiedicht, wie auch die Leistungsfähigkeit sind in den letzten Jahren stark gestiegen und tun dies weiterhin. Das Gewicht, die Kosten und die Ladezeit sinken. Die Haltbarkeit bei neuen Zelltypen dürfte demnächst die des E-Autos, in das sie eingebaut werden, meist übertreffen. Sowohl die Feststoff-Batterien als auch deutliche Verbesserungen wie die kürzlich von SLAD BV vorgestellt Beschichtungsmethode für Material, dass in der Batterie eingesetzt wird, können diesen Trend noch beschleunigen.
Da hat die Brennstoffzelle im PKW keine Chance dagegen. Von E-Fuels (aus CO2 und Wasserstoff synthetisch hergestellten Kraftstoffen), ganz zu Schweigen. Deren Wirkungsgrad mit 15 – ca. 20 % ist so schlecht, dass sie nur in nicht zu ersetzenden Ausnahmefällen eingesetzt werden, da sie schlicht zu teuer sind.

Damit wir uns nicht falsch verstehen, mittel- bis langfristig wird Wasserstoff der Schlüssel zu einer dekarbonisierten Wirtschaft in allen Bereichen. Vielleicht werden sogar BZ-Autos irgendwann interessant aber erst wenn wir mal 100% Erneuerbaren Strom haben, vorher wird es im Verkehrsbereich nur bei schweren Fahrzeugen eingesetzt und sonst eine Nischenlösung bleiben.

Wo brauchen wir den Wasserstoff wirklich?
Es gibt Bereich in denen Wasserstoff als Ersatz von fossilen Rohstoffen praktisch alternativlos ist. Hierzu zählen die Grundstoffchemie und die Stahlherstellung. Da wir hier keine Alternative haben, weil Rohöl als Ausgangsstoff in der Chemie wegfällt und Koks bei der Stahlherstellung ersetzt werden muss, da sonst keine CO2-Neutrale Herstellung möglich ist, sind hier schon einmal große Mengen einzuplanen. Ein weiterer dicker Brocken ist die Stromversorgung im Winter. Es geht um das Schreckgespenst aller Energiewende-Skeptiker, die Dunkelflaute. Die Sonne scheint nicht und es gibt wenig Wind. Man kann ihr entgehen, wenn im Sommer, bei Stromüberschuss, Wasserstoff in großen Mengen durch Elektrolyse hergestellt wird und z.B. in Kavernen gespeichert wird. Dieser kann dann im Winter in einem, für Wasserstoff ausgelegtem, Gaskraftwerk oder mit einer Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt werden. Die hierbei entstehende Wärme kann man im Winter auch gut gebrauchen, sie kann also genutzt werden. Auch hier sind wir, ziemlich, alternativlos. Die Langzeit-Speicherung von solchen Energiemengen wie wir sie im Winter benötigen ist schwierig und kann, sinnvoll, zur Zeit nur durch Wasserstoff abgebildet werden.
Mit Sicherheit sehen wir viele Technologien, die dieses Problem teilweise entschärfen, flexibel gefahrene Bio-Gas-Anlagen, Lastverschiebung, Batteriespeicher in allen möglichen Größen und Ausprägungsformen, evtl. mehr Wasserkraftwerke, Wärmespeicher, Druckluftspeicher, usw. Jedoch kann keine dieser Techniken die saisonale Speicherung der Überschuss-Energie aus dem Sommer in den Winter gewährleisten, das geht nur mit Wasserstoff.

Jede/m der einem erzählen will: „Ach, mir kaufen den grünen Wasserstoff einfach im Ausland“, muss man schon fragen, ob ihm/ihr klar ist, dass man dann einen der großen Vorteile von erneuerbaren Energien, nämlich die Wertschöpfung vor Ort, verliert.
Wenn man sich nicht in solche, wahrscheinlich unrentablen, Abenteuer wie den Brenntoffzellen-PKW stürzt, haben wir auch die Möglichkeit einen Großteil des bei uns benötigten Wasserstoffs selbst herzustellen.
Abgesehen davon, dass man sonst wieder von anderen Ländern und deren Wohlwollen, bzw. ihrer politischen Stabilität, abhängig ist.
Nicht zu vergessen ist, dass grüner Wasserstoff mindestens die nächsten 20 Jahre ein knappes Gut sein wird. Da ist schon fraglich ob die Herstellerländer den an uns zu Spottpreisen verschleudern oder ob sie einfach schauen wer am meisten bezahlt.