In den Debatten rund um die Energiewende wird kaum etwas so häufig missverstanden wie Wasserstoff. Für die einen ist es das große Versprechen von Klimaneutralität und einer grünen Wirtschaft, für die anderen nur eine Ausrede, um an fossilen Strukturen festzuhalten. Auch bei uns in Friesland und Wilhelmshaven soll der Ausbau von Wasserstoff eine große Rolle spielen. Hier sind die wichtigsten Fakten zur Rolle von Wasserstoff in der Energiewende.
Warum Wasserstoff?
Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse von Wasser, welches dabei in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt wird. Dabei muss Energie aufgebracht werden, z. B. in Form von elektrischer Energie. Wasserstoff und Sauerstoff können später wieder zusammengeführt werden, wobei erneut Wasser entsteht und Energie in Form von Wärme freigesetzt wird.
Damit ist Wasserstoff ein Energieträger, so wie auch Kohle, Öl und Erdgas - mit dem entscheidenden Unterschied, dass bei der Verbrennung keine klimaschädlichen Treibhausgase, wie CO2, entstehen. Deshalb wird Wasserstoff in der Energiewende in vielen Bereichen als klimafreundliche Alternative gegenüber schädlichen fossilen Energien präsentiert.
Wasserstoff-Infrastruktur
Die Gaslobby wirbt seit Jahren für weitere Erdgasinfrastruktur mit dem Argument, dass Terminals, Pipelines und Speicher später doch für Wasserstoff genutzt werden könnten. Demgegenüber stehen nicht nur erhebliche technische Fragen, wie der Umweltrat hervorhebt, sondern auch die Frage, ob grüner Wasserstoff in der Menge gebraucht wird, in der jetzt Gasinfrastruktur gebaut wird. Allein in Wilhelmshaven wurden zwei neue LNG-Terminals errichtet, die später zum Wasserstofftransport dienen sollen.
Nach Plänen des von Katherina Reiche geführten Energieministeriums sollen außerdem bis zu 40 neue Gaskraftwerke entstehen, um die Abschaltung von Kohlekraftwerken zu kompensieren. Reiche versichert, dass diese Kraftwerke perspektivisch mit Wasserstoff betrieben werden können. Der wissenschaftsbasierte Diskurs sieht in wasserstoffbasierter Energieproduktion jedoch keine Zukunft, sondern vielmehr in der Speicherung von Energie.
Das Wasserstoff-Versprechen
Wasserstoff wird in der Energiewende eine Rolle spielen, z. B. bei der Dekarbonisierung von Schwerindustrie, vielleicht in Schifffahrt und Flugverkehr. Wasserstoff wird jedoch auch in der Zukunft die teurere Alternative gegenüber elektrischer Energie sein und deswegen nur in Einzelfällen wirtschaftlich. Wird die Gasinfrastruktur, die aktuell weiter ausgebaut wird, mit Methan aus Wasserstoff betrieben, bleiben Risiken entlang von Pipelines und Häfen wie das Austreten von Treibhausgasen in großen Mengen.
Dem Einsatz von Wasserstoff, wie ihn uns die Gaslobby verkauft, widerspricht der wissenschaftsbasierte Diskurs. Es bleibt die Befürchtung, dass Wasserstoff ein vorgeschobenes Argument ist, um fossile Infrastrukturen länger zu betreiben und Investitionen statt in Erneuerbare in Gaskraftwerke und -terminals zu tätigen.
Was du sonst über Wasserstoff wissen solltest:
Wie man Wasserstoff transportiert
Was die Verwendung von Wasserstoff erheblich einschränkt, ist seine physikalische Beschaffenheit. Bei Raumtemperatur ist Wasserstoff ein unsichtbares Gas, es wird erst bei -253°C flüssig, bei etwa -259°C fest. Um reinen Wasserstoff zu lagern und zu transportieren, muss daher viel Energie in die Kühlung und/oder in Komprimierung des Gases investiert werden. Zwar verflüssigt sich Wasserstoff unter hohem Druck leichter, doch auch die Erzeugung von Druck ist aufwändig und verbraucht viel Energie.
In der Praxis wird Wasserstoff deshalb häufig an einen Trägerstoff gebunden, z.B. Kohlenstoff oder Stickstoff, um Methan, Methanol oder Ammoniak herzustellen. Die Verflüssigung von Methan erfolgt bei -162 °C und von Ammoniak bei -33 °C. Methanol ist bei Raumtemperatur flüssig. Diese Stoffe lassen sich daher deutlich einfacher transportieren, beispielsweise per Schiff oder durch Pipelines. Nach dem Transport müssen Methan oder Ammoniak dann wieder in Wasserstoff und Kohlenstoff bzw. Stickstoff getrennt werden. Allerdings sind sowohl Methan als auch Ammoniak extrem klimaschädlich, wenn sie in die Atmosphäre entweichen.
Wasserstoff in der Industrie
Große Teile der Industrie werden immer noch mit fossilen Energieträgern betrieben, vor allem mit Gas. Um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, muss sich das ändern! In den meisten Fällen lassen sich industrielle Prozesse, die derzeit fossil betrieben werden, elektrifizieren. An einigen Stellen ist dies jedoch nicht möglich oder wirtschaftlich nicht tragbar.
Diese Ausnahmefälle nehmen in der aktuellen Debatte um die Energiewende viel Raum ein. Ein prominentes Beispiel sind Hochöfen, die derzeit meist mit Erdgas betrieben werden. Ihre Elektrifizierung ist entweder ökonomisch nicht sinnvoll oder technisch nicht realisierbar, wie z.B. bei bestimmten Stahl- oder Kupferhochöfen wie denen von Aurubis in Hamburg. In solchen seltenen industriellen Anwendungen kann Wasserstoff eine sinnvolle Lösung darstellen, um diesen Prozess klimafreundlicher zu gestalten.
Wasserstoff in der Wärme
Auch zur Wärmeerzeugung werden vielerorts noch fossile Energieträger eingesetzt. Besonders in privaten Haushalten sind Gasheizungen weit verbreitet. Ebenso kommen in größeren Gebäudekomplexen häufig fossiles Gas zum Einsatz.
Entgegen der Behauptung der Gasindustrie und mächtigen fossilen Lobbyverbänden wird Wasserstoff in diesem Bereich jedoch voraussichtlich kaum eine Rolle spielen. Gasheizungen lassen sich nicht ohne erhebliche technische Anpassungen mit Wasserstoff betreiben. Hingegen gelten elektrisch betriebene Wärmepumpen laut aktueller Forschung auch langfristig als ökonomischer und flexibler einsetzbar.
Wasserstoff im Verkehr
Ein ähnliches Bild zeigt sich im Verkehrssektor. Auch hier warnen Forschende vor dem Versprechen, dass wir in naher Zukunft massenhaft wasserstoffbetriebene Autos fahren werden. Vieles deutet darauf hin, dass sich batterieelektrische Fahrzeuge sowohl wirtschaftlich als auch technisch langfristig durchsetzen. Derzeit produziert kein großer Autohersteller Fahrzeuge für den Massenmarkt mit Wasserstoffantrieb.
Ein anderes Bild zeichnet sich jedoch für Schiff- und Luftverkehr. In diesen Bereichen hält der wissenschaftliche Diskurs weitere Innovationen für möglich. Zumindest im Luftverkehr arbeiten Flugzeughersteller wie Airbus an Technologien, die Wasserstoff als Kraftstoff nutzen. Diese Entwicklungen laufen jedoch langsamer an, als zunächst von den Herstellern erwartet. In der Schifffahrt läuft es darauf hinaus, dass Wasserstoff nur kleine Schiffe oder Fähren vollständig antreiben kann, bei größeren Schiffen kann Wasserstoff als ergänzender Antrieb eingesetzt werden.