Begin typing your search above and press return to search. Press Esc to cancel.

Wasserstoff: Saubere Energie für alle?

 

Die Frage, inwieweit genug saubere Energie für jede:n von uns bereitgestellt werden kann, ist aktueller denn je. Erdöl, Kohle und Gas sind zwar noch häufig im Einsatz, werden aber mittlerweile von der Mehrheit der Öffentlichkeit nicht mehr als zukunftsfähig wahrgenommen. Damit wird anderen ökologischeren Alternativen eine Möglichkeit geboten. Neben klassischen Formen der erneuerbaren Energien wie Solar, Wind und Wasserkraft ist nun immer häufiger der Wasserstoff (H2) im Gespräch. Im europäischen „Green Deal“, der von der EU als Jahrhundertprojekt angekündigte Zukunftsplan zur Klimaneutralität bis 2050, spielt Wasserstoff eine große Rolle. Aber was ist Wasserstoff überhaupt?

Wasserstoff: Ein Steckbrief  

Aktuell werden weltweit pro Jahr etwa 500 Mrd. m3 Wasserstoff verbraucht und diese Menge wird unter Zuhilfenahme fossiler Energieträger erzeugt. Wasserstoff ist universell einsetzbar und soll dementsprechend in Zukunft in verschiedenen Bereichen angewandt werden: beim Heizen, für Wassersstoffautos, zur Stromerzeugung und speziell zur Speicherung von Energie. Der aktuelle Verbrauch ist allerdings für ca. 1% der weltweiten Kohlenstoffdioxid-Emissionen (C02) verantwortlich und damit stellt Wasserstoff momentan eher ein Problem als eine Lösung für die Klimakrise dar.

Wie wir alle wissen, finden wir das Element Wasserstoff unter dem Symbol H und mit der Ordnungszahl eins an erster Stelle im Periodensystem. Dieses H steht für das lateinische Wort „Hydrogenium“, was so viel wie „Wassererzeuger“ bedeutet. Außerdem ist es das häufigste Element im Universum, eines der Hauptbestandteile des Wassers und kommt in allen lebenden Organismen vor. Auf der Erde finden wir allerdings meistens die molekulare Verbindung H2, als farb- und geruchloses Gas vor. Wasserstoff kommt auf der Erde am häufigsten in Form der chemischen Elemente Wasser (H2O) und Erdgas (CH4) vor. Er wird hauptsächlich durch Wasserelektrolyse mittels Strom gewonnen, es existieren aber durchaus mehrere Verfahren. Je nachdem, wie (umweltfreundlich und somit ökologisch) Wasserstoff hergestellt wird, wird er mit unterschiedlichen Farben klassifiziert. Somit gibt es grauen, blauen, türkisen und grünen Wasserstoff.

Wasserstoff: seine Farbenlehre

Der graue Wasserstoff ist besonders klimaschädlich und wird aus Erdgas, Schweröl oder Kohle hergestellt. Diese Art des Wasserstoffs wird aktuell global am meisten genutzt – in der EU sind es laut Europäischer Kommission 96% – belastbare Zahlen gibt es hierzu aber (noch) nicht. Wer beispielsweise mit einem Wasserstoffauto fährt, dass mit grauem H2 betrieben wird, verursacht mehr CO2-Emissionen als ein Erdgas-, Benzin- oder Dieselauto.

Der blaue Wasserstoff – der Favorit der Wasserstoff produzierenden Länder – wird aus grauem Wasserstoff hergestellt, mit dem Unterschied, dass hier das CO2, welches bei der Produktion anfällt, aufgefangen und eingelagert werden sollte. Dazu werden aktuell Pilotprojekte durchgeführt, aber dennoch wird der Wasserstoff nicht in relevanten Mengen eingesetzt. Das dort verursachte CO2 würde in riesigen Lagern unter der Erde deponiert werden und wäre somit zwar nicht schädlich für das Klima, aber es stellt sich die Frage, ob überhaupt und inwiefern so ein Vorhaben –  im großen Stil –  umsetzbar wäre. Außerdem müsste auch die bestehende Infrastruktur angepasst werden, was sich ebenso wie die Lagerung negativ auf den Preis auswirken würde.

Der türkise Wasserstoff wird genauso wie der graue und blaue Wasserstoff aus Erdgas hergestellt, aber hier entsteht kein Gas, sondern der Wasserstoff liegt in fester Form als Karbon vor. Das bringt insbesondere einen Vorteil bei der Verwertung mit sich, denn es werden hier etwas weniger CO2-Emissionenverursacht als bei den bisher genannten Wasserstofffarben.

Der grüne Wasserstoff wird aus Überschuss-Strom und damit aus erneuerbaren Energien gewonnen. Unter dieser Voraussetzung könnte er einen erfolgreichen Lösungsansatz zur Bekämpfungen der Klimakrise darstellen. Die Mengen, in denen diese Form des Wasserstoffs produziert wird, sind aber zurzeit mehr als bescheiden. Dazu aber noch später mehr.

Wasserstoff: Energieprobleme

Neben den schon angesprochenen Problemen hinsichtlich der CO2-Emissionen sind hier auch wirtschaftliche Überlegungen nicht außer Acht zulassen. Selbst wenn grüner oder blauer Wasserstoff eine wesentlich bessere Klimabilanz hat, nützt es wenig, wenn dieser so teuer ist, dass sich dafür keine Abnehmer:innen finden. Ein Preisvergleich hilft uns hier bei der Einordnung. Das Erdgas dient beim Wasserstoff als Referenz, weil Erdgas direkt verbrannt werden kann, um Strom zu gewinnen. Dementsprechend orientiert sich der Preis bei der Herstellung von Wasserstoff am Preis des Erdgases.

Der blaue Wasserstoff (mit aufgefangenem und eingelagertem CO2) ist ca. dreimal und grauer Wasserstoff ca. zweimal so teuer wie Erdgas. Das heißt, dass diese Formen des Wasserstoffs weniger wahrscheinlich in der Allgemeinheit eingesetzt werden und damit auch weder im privaten Bereich noch in der Industrie Verwendung finden sollten. Das hat auch insbesondere den Grund, sofern nicht nur von den reichen westlichen Ländern ausgegangen wird, sondern wenn ärmeren Regionen der Welt Aufmerksamkeit geschenkt wird, wo eine Verdreifachung der Energiepreise katastrophal wäre. Hier sehen wir nicht nur ein paar Risse im Versprechen sauberer Energie durch Wasserstoff, sondern Abgründe, die sich vor unseren Augen auftun.  Wie ist das jetzt aber mit dem grünen Wasserstoff?

Der grüne Wasserstoff wird sowohl von Forscher:innen als auch von Politiker:innen als echte Alternative gegen den anthropogenen Klimawandel beschrieben und es wird international wie national eifrig an geeigneten Rahmenbedingungen gearbeitet. Ein Beispiel ist die Österreichische Wasserstoffstrategie welche 2021 fertig gestellt werden sollte. Frankreich, Südkorea und Norwegen haben bereits ihre Strategien implementiert. Ebenso hat die EU im größeren Rahmen ihres Aktionsplanes für Klimaneutralität bis 2050 (im sogenannten „Green Deal“) dem grünen Wasserstoff in ihrer Wasserstoffstrategie eine besondere Wichtigkeit zugedacht. Allerdings liegt auch hier ein gravierendes Problem vor: der Ausbau der erneuerbaren Energien in der EU lag im Jahr 2019 bei ca. 20% und ist damit noch lange nicht in der Lage, genug überschüssigen Strom für die Erzeugung von grünem Wasserstoff zu liefern (Eurostat 2019). Ein Beispiel: In Deutschland könnten für einige Stunden im Jahr Windparks mehr Strom produzieren, als gebraucht wird, aber die Idee, diese ungenutzte Energie für die Herstellung von Wasserstoff zu verwenden, ist unrentabel und kostenintensiv. Laut Prognosen wäre dieser Wasserstoff mindestens zehnmal so teuer wie herkömmliches Erdgas und damit wirtschaftlich nicht tragbar.

Wasserstoff: Conclusio

Von dem guten Gefühl und dem guten Ruf, wenn wir an Wasserstoff denken, ist nun nicht mehr viel geblieben. Der Schein trügt wieder einmal wesentlich schöner und strahlender als das tatsächliche Sein. Wasserstofftechnologien werden uns sicher nicht von hier auf jetzt die ersehnte „saubere Energie für alle“ bringen, dennoch, wenn wir gewillt sind, uns entschieden für erneuerbare Energien einzusetzen, wird sich Wasserstoff mittel- bis langfristig als nützlicher Baustein auf dem Weg dorthin erweisen.

Wenn du noch mehr erfahren willst, kannst du dir den Podcast „Das ist eine gute Frage“ von und mit Prof. Dr. Quaschning anschauen und mal reinhören.

 

Bildquelle: Wasserstoffauto, Darren Halstead, unsplash.com