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Wunderstoff, der schwer ergrünt

Trotz vieler Vorteile ist Wasserstoff in der Energie- und Verkehrswende noch ein Nischenthema. Woran das liegt, versuchten Forscher des "Hytrust Plus"-Projekts über zwei Jahre lang zu ergründen. Ihr Fazit: Eine Wasserstoff-Wirtschaft hat nur eine Chance, wenn sie von allen gewollt wird.

Von Jörg Staude

Woran denken Sie, wenn Sie den Begriff "grüner Wasserstoff" vorgesetzt bekommen? An ein Haarfärbemittel oder an grün gefärbte Schwimmbecken oder an das Knallgas-Experiment aus dem Physikunterricht?

Knallgas – ein explosives Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff – war für viele bisher die einzige bewusste Begegnung mit Wasserstoff. (Video: HHOshop/Youtube)

Letzteres verbinden die Leute immer weniger mit Wasserstoff. "Auch wenn das Wissen in der Bevölkerung um den Wasserstoff noch immer vergleichsweise gering ist – sein Gefahrenpotenzial spielt kaum noch eine Rolle", weiß Anke Schmidt. Die Geografin und Sozialwissenschaftlerin betreute vom Herbst 2014 bis Ende 2016 das Projekt "Hytrust Plus" am Berliner Innovationszentrum für Mobilität und gesellschaftlichen Wandel, kurz InnoZ.

Wasserstoff ist, verglichen mit fossilem Kohlenstoff, ein ökologischer Wunderstoff. Er lässt sich als Kraftstoff in herkömmlichen Ottomotoren einsetzen, kann aber auch in einer Brennstoffzelle kontrolliert Strom erzeugen und so einen Elektromotor zum Beispiel in einem E-Auto antreiben – am Ende verbrennt er immer zu reinem Wasser.

In Deutschland wird Wasserstoff seit August 2016 in München bei einem Carsharing-Angebot des Gaskonzerns Linde eingesetzt. Unter dem Projektnamen "Bee Zero" stellt das Unternehmen 50 Fahrzeuge vom Typ Hyundai iX35 Fuel Cell bereit. Die Wasserstoffautos haben eine Reichweite von 400 Kilometern und bieten bis zu fünf Personen Platz. Anderswo fahren einige Busse mit Wasserstoff.

Wasserstoff wird hierzulande größtenteils noch aus Erdgas und Rohbenzin erzeugt oder fällt in Raffinerien als Nebenprodukt an. Entsprechend stammen rund 45 Prozent des hiesigen Wasserstoffs aus Rohöl, 33 Prozent aus Erdgas, 15 Prozent aus Kohle – und nur sieben Prozent aus Elektrolyseverfahren. Weltweit soll dieser Anteil bei vier Prozent liegen.

"Die Energiewende braucht alle Technologien"

Stellt man Wasserstoff per Elektrolyse aus erneuerbarem Strom her, entsteht die "grüne", also weitgehend klimaneutrale Variante des Wunderstoffs. "Die Akzeptanz für die Technologie ist da", sagt Anke Schmidt. "Die Leute sagen Ja zu Wasserstoff und wollen, dass er auch von Anfang an grün ist, ansonsten würde uns diese Lösung nichts bringen."

Auf den ersten Blick stehen dem Ergrünen des Wasserstoffs nur zwei Probleme entgegen: Die Elektrolyse hat einen Wirkungsgrad von kaum mehr als 70 Prozent, die folgende Verstromung des Wasserstoffs in der Brennstoffzelle erreicht ihrerseits 60 bis 70 Prozent. Bevor der Öko-Strom also wieder "arbeiten" kann, ist schon die Hälfte der Ursprungsenergie weg. Das zweite Hindernis: Um "grünen" Wasserstoff in großen Mengen herzustellen, braucht man noch viel größere Mengen Ökostrom. Wo sollen die herkommen?

Anke Schmidt hat da – wie andere, die Ökostrom mit Wärme oder Mobilität verknüpfen wollen – vor allem den überschüssigen Windstrom im Blick. Der entsteht, wenn die Netze bei starkem Wind nicht allen erzeugten Windstrom aufnehmen können und die Anlagen "abgeregelt" werden müssen, der wertvolle Strom praktisch weggeworfen wird.

BildMit den 50 Carsharing-Autos von "Bee Zero" gibt es jetzt in München zumindest zeitweise eine Wasserstoff-Flotte. (Foto: Christian Brecheis/​Linde AG)

Die Innoz-Expertin ärgert sich sichtlich, wenn Ökostrom nur im Zusammenhang mit Batterie-Elektroautos gesehen wird. Für Schmidt stellt ein Brennstoffzellen-Auto genauso eine Form von E-Mobilität dar. "Das ist einfach noch nicht drin in den Köpfen." Nach ihrer Ansicht sollte die Energiewende mit allen Technologien stattfinden. "Es geht gar nicht darum, ausschließlich auf Wasserstoff zu setzen, sondern um ein Zusammenspiel verschiedener Antriebe."

Für besonders gut einsetzbar hält Schmidt die Brennstoffzelle auf der Schiene, im Langstreckenverkehr, bei Bussen sowie zukünftig im Schwerlastverkehr. Das batterieelektrische Auto sei vor allem in den Innenstädten eine "sinnvolle Ergänzung."

"Es geht auch um Einsparen und Vermeiden"

Die dahinterstehenden Gedanken – wie die geringe Reichweite der Batterie-Autos – hält Wiebke Zimmer, Verkehrsexpertin am Öko-Institut, inzwischen für nicht mehr so stichhaltig. "Wenn Autos mit Batterie laut Ankündigungen der Autohersteller bald 500 Kilometer weit fahren und schnell aufgeladen werden können, verlieren die zentralen Argumente für Brennstoffzellenfahrzeuge – die größere Reichweite und die kurze Tankzeit – an Bedeutung", sagt sie.

Zimmer hat auch generelle Bedenken gegen den Aufbau einer umfassenden Wasserstoff-Wirtschaft, die praktisch eine neue, aufwendige Infrastruktur darstelle. "Uns kann nicht egal sein, wie wir eine CO2-freie Wirtschaft erreichen", erklärt sie. "Unsere Zukunft kann nicht darin bestehen, per Wasserstoff das heutige Mobilitätsverhalten zu konservieren. Es geht auch um Effizienz und Suffizienz."

Anders als mit Einsparen und Vermeiden geht es eigentlich auch nicht. Das zeigen schon die nackten Zahlen: Im Jahr 2015 wurden laut einer Studie des Öko-Instituts etwa 3,5 Terawattstunden regenerativer Strom abgeregelt. Auf mindestens 400 Terawattstunden aber beläuft sich nach Schätzungen des Thinktanks Agora Verkehrswende der Ökostrom-Bedarf, will man den gesamten motorisierten Verkehr in Deutschland ergrünen lassen. Andere Studien sprechen sogar von bis zu 750 Terawattstunden. Da ist der aktuelle Überschuss-Strom nicht einmal der bekannte Tropfen auf den heißen Stein.

Bei der Suche, wo preiswerter Ökostrom für eine Wasserstoffwirtschaft zu herzuholen wäre, kamen den Hytrust-Plus-Experten auch die Windkraftanlagen in den Sinn, für die ab 2020 die EEG-Förderung nach und nach ausläuft. Diese Anlagen könnten, so die Prognosen, den Strom dann für vier bis sechs Cent je Kilowattstunde abgeben. Das klingt preiswert, ist aber immer noch teurer als der Strom, der gegenwärtig an der Strombörse gehandelt wird. Dort kostet die Kilowattstunde im Schnitt nur drei Cent.

Flexkraftwerk sucht Anschubfinanzierung

Bei "Hytrust Plus" entstand deshalb die Idee, den Ökostrom dann nicht allein in Brennstoffzellen-Wasserstoff zu verwandeln, sondern diesen weitergehend zu "veredeln", also auch ins normale Gasnetz einzuspeisen, oder ihn zu speichern für Zeiten, in denen kein Wind weht. Der dann mithilfe des Gases erzeugte Strom ließe sich teurer verkaufen. Mit dem Ökostrom könnte in einer angekoppelten Biomasse-Anlage zudem Biomethan erzeugt werden: Das Konzept des Flexkraftwerks war gefunden.

Diese Idee entwickelten die Hytrust-Leute zusammen mit Partnern im Kreis Steinfurt im nördlichen Nordrhein-Westfalen. Viele der technischen Komponenten des Flexkraftwerks sind bereits verfügbar, nur ihr Zusammenspiel ist noch nicht erprobt. "Ziel der regionalen Akteure ist es, bis 2021 in einer Demonstrationsanlage Erfahrungen zu sammeln", umreißt Anke Schmidt die Aufgabe. Konkrete Zahlen, wie viel ein Pilot-Kraftwerk kosten würde, gibt es allerdings nicht, räumt sie ein.

BildKonzept zur Weiterführung der regionalen Energiewende: Steinfurter Flexkraftwerke. (Grafik: David Borgwardt/InnoZ)

Klar ist aber: Ohne eine substanzielle staatliche Beteiligung oder Förderung ist das Flexkraftwerk nicht zu realisieren. Denkbar sind Kapitalhilfen von Bund und Land, eine teilweise Befreiung von Steuern und Abgaben oder weitere Zuschüsse für die Ökostromanlagen – zur Risikoabsicherung auch nach der EEG-Zeit.

Für Anke Schmidt vom Innoz entscheidet sich die Zukunft des Wunderstoffs vor allem daran, ob es gelingt, die Technologie als ein "Gesellschaftsprojekt" zu entwickeln. "Dazu brauchen wir alle Akteure – vom Bürger bis zum Energielieferanten", lautet ihr Resümee.

Redaktioneller Hinweis: Innoz-Geschäftsführer Andreas Knie ist Mitherausgeber von klimaretter.info

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