Energie
20. Juni 2020 6:00  Uhr

Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff

Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger einer CO2-freien Energiewirtschaft. Um dieses Ziel zu erreichen, sind allerdings komplexe Prozesse erforderlich. Ein weiterer Knackpunkt ist, dass die „grüne“ Erzeugungsart von Wasserstoff teuer ist.

Pilotprojekte zum Wasserstoff-Lkw gibt es bereits. Auf der Langstrecke gilt der Wasserstoff-Antrieb als Königsweg zur emissionsfreien Mobilität. | Foto: AA+W – adobe.stock.com

Von Jonathan Ederer


Die Wasserstoffwirtschaft ist noch immer ein utopisches Konzept der Energiewirtschaft, denn bisher hat sie noch kein Land der Welt verwirklichen können. Das liegt vor allem daran, dass Wasserstoff fast nie in Reinform, sondern nur in einem molekularen Verbund auftritt. Man benötigt also Energie, um Energie aus Wasserstoff gewinnen zu können. Das Ziel ist eine ökologisch möglichst nachhaltige und CO2-freie Lösung dieses Energieaufwands. Die Debatte ist hochaktuell und manifestiert sich im Zentrum Wasserstoff.Bayern (H2.B) und in einem Konjunkturpaket zur Wasserstoffforschung auf Bundesebene.

Die Farbenlehre vom Wasserstoff

Die Faustregel bei der ökologischen Betrachtung von Wasserstoff ist, dass Wasserstoff nicht gleich Wasserstoff ist. Obwohl er farblos ist, wird er zur Veranschaulichung in ein Farbspektrum eingeordnet. Dabei wird die Umweltfreundlichkeit mit einer allgemeinen Konnotation der Farben in Einklang gebracht: Der „beste“ Wasserstoff ist folglich grüner Wasserstoff. Und der wird nur dann so bezeichnet, wenn seine Herstellung zu 100 Prozent CO2-frei verläuft. Der Wasserstoff muss also durch alternative Energien wie von Wind oder Sonne gewonnen werden. Diese Energie kann dann zur Elektrolyse von Wasser verwendet werden. Dabei wird das Wassermolekül in Sauerstoff und eben Wasserstoff zerlegt. „Die Zukunft gehört allein dem grünen Wasserstoff“, ist sich Bundesforschungsministerin Anja Karliczek sicher.

Der türkise Wasserstoff wurde schon als Game-Changer in der Wasserstoffgewinnung bezeichnet. Er wird durch Methanpyrolyse gewonnen. Dabei wird das Gas in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt. Die Pyrolyse ist ein Umwandlungsprozess, bei dem Verbindungen bei hohen Temperaturen und in Abwesenheit von Sauerstoff gespalten werden. Es fällt kein CO2 an, sondern reiner Kohlenstoff (C) und eben Wasserstoff.

Obwohl bei der Herstellung von blauem Wasserstoff CO2 entsteht, gilt er als die klimafreundlichere Version von grauem Wasserstoff. Das liegt daran, dass das Kohlenstoffdioxid hier nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern gespeichert wird, weshalb man auch hier von CO2-Neutralität spricht. Die Farbe Grau ist für die klimaunfreundlichsten Form von Wasserstoff reserviert, denn er wird nicht kohlendioxidneutral erzeugt. Bei seiner Erzeugung spielen fossile Brennstoffe eine gravierende Rolle: Auch hier wird Erdgas in Wasserstoff und CO2 umgewandelt. Letzteres wird jedoch ungenutzt in die Umwelt abgegeben. Grauer Wasserstoff kommt manchmal als Abfallprodukt in der Industrie vor und leistet keinerlei Beitrag zum Klimaschutz.

Mit Wasserstoff zur kohlenstofffreien Energiewirtschaft?

Die Dekarbonisierung spielt in der Klimadebatte eine zentrale Rolle. Ziel ist es, bei der Energiewirtschaft möglichst wenig Kohlenstoff umsetzen zu müssen. Grüner Wasserstoff ist die optimale Alternative. Wichtige Sektoren wie Industrie, Verkehr, Gebäudetechnologie und Landwirtschaft können davon profitieren. Das Problem ist, dass direkte Elektrifizierung wie das Heizen mit Wärmepumpen oder batterieelektrische Mobilität nicht immer möglich ist. Wasserstoff kann hier das fehlende Glied in der Kette der Klimaneutralität sein, wie es in der Informationsbroschüre zum H2.B heißt. Wasserstoff kann direkt gespeichert werden. Er kann aus regenerativen Quellen gewonnen werden und lässt sich in synthetische Kraftstoffe umwandeln. Man kann ihn ins Gasnetz einspeisen und direkt in Brennstoffzellen verstromen. Auch zum Betanken von Fahrzeugen kann er verwendet werden und bei Energieengpässen kann er auch wieder in Strom und Wärme umgewandelt werden.

Um die Wasserstoffwirtschaft der Zukunft auf einen guten Weg bringen zu können, müssen Wissenschaft, Wirtschaft und Politik eng zusammenarbeiten. Und sie ist jetzt realistischer als je zuvor – die Debatte also berechtigt. Prof. Dr. Peter Wasserscheid, Vorstand des H2.B, sieht eine goldene Zukunft: „Die Forschung und die Rahmenbedingungen haben sich in den letzten Jahren dynamisch entwickelt – jetzt gilt es, die technologische Entwicklung weiter voranzutreiben und beschleunigt in praktische Anwendungen zu überführen.“

Wasserstoffstrategie

Bayern verfolgt eigene Ziele

Bayern möchte Vorreiter in Sachen Wasserstoff werden und setzt dabei vor allem auf die Forschung. Sie soll mit 65 Millionen Euro gefördert werden. Außerdem wird eine Plattform aufgebaut, die interessierten Unternehmen einen Einstieg in die Thematik bietet. Auch die Infrastruktur soll ausgebaut werden. Laut Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger sollen in den nächsten Jahren 100 Tankstellen errichtet werden – eine in jedem Landkreis.
Foto: Timm Schamberger – dpa

Mehr…