Ablöse für fossile Energie?

Wie Wasserstoff grüne Träume befeuert

Von Manfred Lindinger
01.12.2021
, 17:24
Grüner Wasserstoff hat das Potential die fossilen Energieträger abzulösen. Doch noch besteht viel Forschungsbedarf. Wie das leichteste aller Elemente die grünen Träume befeuern soll.
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Wasserstoff ist das Gas, von dem Klimaschützer, Energieexperten und mittlerweile viele Politiker träumen, weil es helfen könnte, die CO₂-Emissionen drastisch zu reduzieren und fluktuierenden Wind- und Solarstrom zu speichern. In den kommenden Jahrzehnten soll das Gas die fossilen Energieträger Kohle und Öl ablösen. Das leichteste aller Elemente könnte herkömmliche Kraftstoffe ersetzen und emissionsfreie Autos ermöglichen, die mit Brennstoffzellen betrieben werden. Als Abgas entstünde nur Wasserdampf. Vor allem soll Wasserstoff als chemischer Energiespeicher dienen, um den Strom aus den fluktuierenden Quellen Wind und Sonne zu speichern. Einige Großkonzerne wollen auf den Wasserstoffzug aufspringen.

Für den Vizepräsidenten des südafrikanischen Chmieunternehmens Sasol Marius Brand, den deutschen Energieforscher Bernd Rech, den australischen Di­plomaten in Deutschland, Philip Green, und den Präsidenten der Polytechnischen Universität Montreal, Philippe Tanguy, ist das Potential von grünem Wasserstoff eindeutig. Doch der Weg in eine echte Wasserstoffgesellschaft, in der das leichteste aller Elemente die Aufgabe der fossilen Energieträger Kohle und Öl übernimmt, ist es noch ein weiter Weg. Gleichwohl die technischen Voraussetzungen dafür längst geschaffen sind.

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Die Kosten für grünen Wasserstoff werden fallen

Nach Meinung von Philippe Tanguy müssen folgende drei Voraussetzungen geschaffen sein, damit sich Wasserstoff durchsetzt: Mögliche Risiken, die mit dem leicht entzündlichen Gas verbunden sind, müssen klar sein, die Systeme, mit denen Wasserstoff produziert wird, müssen skalierbar sein, und die Kosten müssen reduziert werden. Nur dann könne Akzeptanz für Wasserstoff in der Gesellschaft geschaffen werden. Doch es gibt noch einen anderen Aspekt, der eine Hürde sein könnte. „Finanzkräftige Investoren schauen immer, in welche Projekte sie investieren, die auch kräftige Renditen versprechen.“ Es sei nach wie vor schwierig, gegen den Gedanken der Gewinnmaximierung in der Wirtschaft anzukommen, vor allem wenn eine Technologie noch an der Schwelle zwischen Labor und der Praxis steht und es nicht klar ist, ob sie sich durchsetzt.

Für Philip Green ist Wasserstoff unabdingbar als kohlenstoffneutraler Brennstoff, sowohl für die chemische als auch für die Metall verarbeitende Industrie. Man könne die Welt nicht nur elektrifizieren, wie es machen vorschwebt. Die größte Hürde derzeit sind für Green aber die Kosten. Ein Kilogramm Wasserstoff kostet noch ein Mehrfaches wie die vergleichbare Menge fossiler Brennstoffe. „Die zentrale Frage ist: Wie bekommen wir den Preis auf ein Niveau gesenkt, dass es auch ökonomisch Sinn hat, Wasserstoff in großen Mengen zu produzieren und zu nutzen?“ Hier sei die Politik gefragt, dem Umbau des Energiesystems auf die Sprünge zu helfen.

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(Die folgende Passage wurde nachträglich korrigiert, die ursprüngliche Fassung siehe Kasten Nr.1) Philip Green nannte Deutschland und Australien, die viel Geld (Deutschland allein neun Milliarden Euro) lockergemacht haben. Auch für Marius Brand als Vertreter der chemischen und der Petrolindus­trie in Südafrika sind die Kosten für grünen Wasserstoff der entscheidende Faktor. Doch gab er sich zuversichtlich, dass der Preis auf ähnliche Weise fallen wird wie die Kosten für die erneuerbaren Energien in den vergangenen Jahrzehnten. Allerdings habe es sein Land viel schwerer. Das liege an der mangelnden Forschung und den Möglichkeiten der Industrie. Hier könnten Kollaborationen mit anderen Ländern helfen.

Gigafactories für die Wasserstoffproduktion

Damit Wasserstoff reichlich zur Verfügung stehe, müsste das Gas in riesigen Mengen produziert werden – was eine gewaltige technische und logistische Herausforderung ist. Bislang laufen die Elektrolyseapparate, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten, eher auf kleinen Skalen. Ein Grund sei, dass es immer noch keine großen Membranen gebe, um größere Elektrolyseure bauen zu können. Auch günstige und leistungsfähige Katalysatoren seien noch Mangelware. Hier herrsche noch dringender Forschungsbedarf. „Wir brauchen auch für die Wasserstoffproduktion Gigafactorys, wie wir es derzeit überall auf dem Batteriesektor sehen.“

Philip Green sieht auch in der Versorgungskette vom Produzenten zum Endverbraucher noch einige Lücken. So könne Wasserstoff nicht in allen Regionen in ausreichend großen Mengen hergestellt werden. Australien etwa habe bessere Voraussetzung als viele europäische Länder, in denen die durchschnittliche Sonnenscheindauer deutlich geringer ausfällt. „Doch wie transportieren wird den produzierten Wasserstoff in alle Regionen der Welt?“, fragte Tanguy (korrigiert: ursprünglich „Green“) in die Runde.

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Trotz aller Hürden ist für Bernd Rech das Scheitern bei der Dekarbonisierung der Welt keine Option. „Wir haben keinen Planet B.“ Rech hob die Bedeutung von Wasserstoff als Energiespeicher hervor. An vielen Standorten in Deutschland werde bereits in Pilotprojekten klimaneutraler Wasserstoff produziert und mit Kohlendioxid aus der Luft in synthetische Treibstoffe umgewandelt. Durch den massiven Ausbau von Wind- und Solarenergie, der in den kommenden Jahren noch weiter gesteigert werden soll, ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff in Deutschland lukrativer geworden.

Viele Start-ups bieten hier schon technische Lösungen an und produzieren Wasserstoff. „Wir brauchen aber noch eine stärkere Vernetzung zwischen den Forschungsinstituten und Industrieunternehmen, auch über die Ländergrenzen hinaus.“ Wir müssen jetzt global handeln, um die Vision zu verwirklichen, forderte Rech.

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Deutschland ist in Sachen Erneuerbare ein Vorbild

(Die folgende Passage wurde nachträglich korrigiert, die ursprüngliche Fassung siehe Kasten Nr.2) Für den Australier Green ist Deutschland mit seinen Anstrengungen ein wichtiger Partner. Und nicht nur weil Australien ein führender Wasserstoffproduzent und Wasserstofflieferant ist. Auf dem Gebiet der Wasserstofftechnologie sei Deutschland führend. Es gibt exzellente Wissenschaftler, reichlich Kompetenz auf dem Gebiet der Katalyse, Fotovoltaik und vielem mehr. Er gestand ein, dass Australien nicht ansatzweise mit den industriellen Möglichkeiten und Fähigkeiten in Deutschland mithalten könne. Viele deutsche Firmen seien in Australien aktiv, wenn es darum geht, Windanlagen zu errichten.

Tanguy (korrigiert: ursprünglich „Green“) sieht noch einen Mangel auf einem anderen Gebiet, der in Kanada eklatant ist, und das ist der Mangel an gut ausgebildeten Fachkräften. An den Universitäten gebe es fast keine Studenten, die sich dem Thema erneuerbare Energien widmeten. „Wir fragen derzeit die Gasproduzenten, ob sie uns beim Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur mit Personal aushelfen können“, klagte er (korrigiert: ursprünglich Green). Er ist skeptisch, dass der Umbau des Energiesystem zumindest in Kanada bis 2030 erfolgt ist, so wie es für die Begrenzung der Erderwärmung auf 1,5 Grad notwendig wäre. „Das ist ja schon in acht Jahren.“ Rech brachte einen weiteren Gesichtspunkt ins Spiel. Für jedes Land müssten entsprechend der vorhandenen Möglichkeiten spezifische Lösungen zur Vermeidung von Kohlendioxidemissionen angeboten werden.

Konkreter wurde hier Philippe Tanguy, als er fragte, in welcher Form der Wasserstoff von A nach B transportiert werden sollte, als Gas oder in flüssiger Form oder – wie es viele Experten favorisieren – als Ammoniak. Flüchtiger Wasserstoff kann aus winzigen Lecks entweichen. Flüssiger Wasserstoff kann zwar einfach transportiert werden, ist aber teuer in der Herstellung. Und Ammoniak ist zwar leicht zu produzieren, aber giftig. Ein noch ungelöstes Problem ist die Frage, wie man aus dem stabilen Ammoniakmolekül grünen Wasserstoff gewinnt. Es gibt zwar Laboransätze, aber bisher noch keine großtechnischen Lösungen. Der Weg zur Wasserstoffgesellschaft ist wohl noch lang – vor allem aber technologisch auch steinig.

Ursprüngliche Textpassagen

In der ursprünglichen Fassung des Artikels wurden Aussagen des australischen Botschafters in Deutschland, Philip Green, und des Präsidenten der Polytechnischen Universität Montreal, Philippe Tanguy, vertauscht, im obigen Artikel sind folgende Passagen korrigiert worden:

1. „Green nannte Deutschland und Kanada, die viel Geld (Deutschland allein neun Milliarden Euro) lockergemacht haben.“

2. „Für den Kanadier Tanguy ist Deutschland mit seinen Anstrengungen ein wichtiger Partner. Und nicht nur weil Kanada ein führender Wasserstoffproduzent und Wasserstofflieferant ist. Auf dem Gebiet der Wasserstofftechnologie sei Deutschland führend. Es gibt exzellente Wissenschaftler, reichlich Kompetenz auf dem Gebiet der Katalyse, Fotovoltaik und vielem mehr. Er gestand ein, dass Kanada nicht ansatzweise mit den industriellen Möglichkeiten und Fähigkeiten in Deutschland mithalten könne. Viele deutsche Firmen seien in Kanada aktiv, wenn es darum geht, Windanlagen zu errichten.“

Quelle: F.A.Z.
Manfred Lindinger - Portraitaufnahme für das Blaue Buch "Die Redaktion stellt sich vor" der Frankfurter Allgemeinen Zeitung
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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