Im Juni dieses Jahres verabschiedete die Bundesregierung die Nationale Wasserstoffstrategie, welche auch Erwähnung im Konjunkturpaket findet, das im Rahmen der Maßnahmen zur Bewältigung der COVID-19 Krise beschlossen wurde. Dort sind neun Milliarden Euro für die Förderung von auf Wasserstoff basierenden Technologien vorgesehen. Ziel der Investitionen ist, die deutsche Wasserstoffindustrie international wettbewerbsfähig zu machen. Doch was genau ist Wasserstoff und warum investiert die Bundesregierung in dessen Förderung? -084ebf764a399cead0069196fa3b51bb10aa30d6.jpg)
Was ist Wasserstoff und wie wird es hergestellt?
Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum und Bestandteil fast aller organischen Verbindungen. Es kommt nur in gebundener Form, wie beispielsweise in Wasser oder Erdgas, vor. Wasserstoff ist ein sogenannter sekundärer Energieträger. Im Gegensatz zu Primärenergieträgern wie Erdöl, Erdgas und Wasser sind Sekundärenergieträger Substanzen, bei der die Energie erst bei der Umwandlung der jeweiligen Stoffe entsteht. Hierzu zählen neben Wasserstoff auch Strom und Benzin. Es gibt verschiedene Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff. Der meist verbreitete Prozess zur Herstellung von Wasserstoff ist in Europa die Elektrolyse. Dabei werden unter Zufuhr von Elektrizität organische Verbindung aufgebrochen und in ihre jeweiligen Bestandteile zerlegt. Wasser (H2O) wird demnach in Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H2) aufgespalten. Nicht jede Form der Herstellung von Wasserstoff ist klimaneutral und nachhaltig. Klimafreundlich und damit “Grün” ist der Wasserstoff nur, falls bei der Herstellung Strom aus erneuerbaren Energien verwendet wird.Mithilfe von sogenannten Brennstoffzellen wird Wasserstoff in Energie beziehungsweise Strom umgewandelt. Wasserstoff reagiert dabei mit Sauerstoff und setzt Energie frei. Als Nebenprodukte entstehen lediglich Wasser und Wärme.
Wasserstoff als Energieträger - eine neue Idee?
Die Entwicklung der Brennstoffzelle ist auf das Jahr 1839 durch den Waliser Wissenschaftler William Robert Grove zurückzuführen. Wasserstoff als Energieträger und Treibstoff ist damit keinesweges eine neue Idee. Bereits Zeppeline wurden mit Wasserstoff angetrieben und seit den 1960er Jahren wird Wasserstoff als Treibstoff in der Raumfahrt verwendet.
Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff
Die Verwendungsmöglichkeiten von Wasserstoff sind vielfältig. Heute wird Wasserstoff vor allem in der chemischen Industrie zur Herstellung von Stickstoffdünger und im Mobilitätsbereich als Antriebsstoff verwendet. So gibt es bereits Wasserstoff-angetriebene Züge, Autos und Flugzeuge. Zudem kann Wasserstoff zur Dekarbonisierung auf dem Wärmemarkt im Gebäudesektor beitragen. Vor allem in diesen Bereichen sieht die Bundesregierung weiteres Wachstumspotenzial für die Verwendung von auf Wasserstoff basierenden Technologien.
Vorteile von Wasserstoff
Grüner Wasserstoff ist im Vergleich zu Energieträgern wie Diesel oder Benzin klimaschonender. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehen keine schädlichen Abgase und somit auch keine Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid (C02). Es entsteht lediglich Wasserdampf. Brennstoffzellen, die beispielsweise in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, sind zudem sehr geräuscharm. Außerdem kann man Wasserstoff leicht speichern und sowohl im flüssigen oder gasförmigen Zustand transportieren. Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Wasserstoff ist das Kopplungspotenzial mit dem Ausbau erneuerbarer Energien. Überschüssige Energie, welche durch die Produktionsspitzen bei Windkraft und Solarenergie entsteht, könnte in Zukunft für die Herstellung von Wasserstoff genutzt werden. Damit wird eine Überlastung der Energienetze verhindert und die zusätzliche Energie kann mithilfe der Herstellung von Wasserstoff gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden.
Warum ist Wasserstoff als Energieträger nicht verbreiteter?
Die sektorübergreifende Nutzung von Wasserstoff als Energieträger und Antriebsstoff steht vor einigen Herausforderungen. Zum einen ist Wasserstoff sehr reaktionsfreudig. Trifft Wasserstoff auf Sauerstoff kann eine explosive Mischung entstehen. Daher müssen bei der Speicherung und beim Transport besondere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Um eine weitreichende Nutzung im Mobilitätssektor zu gewährleisten, muss außerdem zunächst die Infrastruktur deutlich ausgebaut werden. Bisher gibt es nur 87 Wasserstofftankstellen in ganz Deutschland. Zum Vergleich: Besitzer von Fahrzeugen mit Elektroantrieb können ihre Batterien an rund 20.000 Stationen aufladen.Das jedoch größte Hindernis für Wasserstofftechnologien sind Effizienzprobleme und der hohe Preis. Nach Berechnungen des Öko-Instituts ist derzeit die direkte Nutzung von Strom effizienter als Wasserstoff. Die hohe Energieaufwendung, welche für die Herstellung von Wasserstoff benötigt wird, ist eines der wesentlichen Gründe warum Wasserstoff heute als Energieträger noch nicht verbreiteter ist. Die Nutzung ist bisher noch nicht wirtschaftlich. Auch die für die Umwandlung von Wasserstoff in Strom beziehungsweise Energie benötigten Brennstoffzellen sind in der Herstellung technisch aufwendig und dementsprechend kostspielig. Als Katalysator wird in den Brennstoffzellen vor allem das Edelmetall Platin verwendet, welches die Kosten zusätzlich in die Höhe treibt.
Fazit
Wasserstoff bietet vielfältige Verwendungsmöglichkeiten. Mit der Verabschiedung der nationalen Wasserstoffstrategie will die Bundesregierung eine globale Führungsrolle bei Wasserstoff basierten Technologien einnehmen und so Dekabonisierungsmaßnahmen, welche Teil der Klimaschutzziele sind, umsetzen. Zumindest im Mobilitätsbereich ist Wasserstoff jedoch aufgrund der hohen Kosten, hohem technischen Aufwand und der geringen Energieeffizienz noch nicht konkurrenzfähig. Eine Kombination mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien erscheint aufgrund der Transport- und Speichermöglichkeiten von Wasserstoff jedoch sinnvoll.
Julia Meyer
