Wasserstoff, Motor der grünen Revolution

Wasserstoff, Motor der grünen Revolution

Wasserstoff, Motor der grünen Revolution 1024 575 Trendsformative

Wasserstoff soll in den Mittelpunkt der Energiewende rücken und maßgeblich zur Dekarbonisierung unserer Wirtschaft beitragen. Dafür setzt sich zumindest der Hydrogen Council ein, eine 2017 gegründete globale Initiative unter CEO-Leitung, der führende Unternehmen aus dem Energie-, Verkehrs- und Industriesektor angehören. Dank massiver staatlicher Investitionen, zahlreicher öffentlicher und privater Projekte, technologischer Fortschritte und sinkender Preise wird Wasserstoff zu einer wichtigen Lösung für die Bewältigung des Klimanotstands und könnte erreichen, woran andere nachhaltige Energiequellen bisher gescheitert sind: die Dekarbonisierung derjenigen Wirtschaftssektoren, die für den Großteil unserer Treibhausgasemissionen verantwortlich sind.

Die Stärken von Wasserstoff

Wasserstoff ist ein Paradoxon: Obwohl es das häufigste Element im Universum ist, ist es auf der Erde in reiner Form praktisch nicht zu finden. Wasserstoff ist extrem leicht und verbindet sich daher immer mit anderen Atomen, vor allem in Wasser, Biomasse und fossilen Brennstoffen. Wenn wir im Zusammenhang mit der Energiewende von Wasserstoff sprechen, ist damit im Grunde molekularer Wasserstoff (H2) gemeint, ein klares, geruchloses Gas, von dem wir weltweit etwa 70 Millionen Tonnen pro Jahr verbrauchen1. Als wichtiger Grundstoff für die chemische Industrie wird es vor allem in der Ammoniakproduktion und der Erdölraffination eingesetzt.

1 kg Wasserstoff setzt bei der Verbrennung viermal so viel Energie frei wie die gleiche Menge Gasöl. Genau wie Strom ist auch Wasserstoff keine Energiequelle, sondern ein Energieträger, der Primärenergiequellen mit Endverbrauchern verbindet. Ein Wasserstofffahrzeug zum Beispiel fährt mit einem elektrischen Antriebssystem, das seine Energie aus einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle bezieht. Die Liste der möglichen Anwendungen von Wasserstoff ist lang und reicht von Brennstoffzellen, die Elektrofahrzeuge (EVs) antreiben oder Strom in entlegene oder netzferne Gebieten liefern können, bis hin zur Einspeisung in Erdgasnetze oder Speicherung von erneuerbaren Energien.

Bei der Verbrennung von Wasserstoff wird Wasser freigesetzt, jedoch keine Schwefel- und Stickoxidpartikel. Außerdem lässt sich ein Wasserstofftank in nur wenigen Minuten auffüllen, das Laden einer Batterie dauert dagegen mehrere Stunden. „Mit Wasserstoff als Energieträger lassen sich große Mengen an Energie speichern, die bereits heute für den Antrieb von PKW und Gabelstaplern vor allem in Logistikzentren genutzt wird. Mit seinen Eigenschaften ist Wasserstoff zudem hervorragend geeignet, um das Problem der Dekarbonisierung CO2-intensiver Sektoren zu lösen. Dazu gehört etwa der Fernverkehr“, erklärt Emmanuelle Sée, Portfoliomanagerin bei CPR Asset Management. Auch in der Schiff- und Luftfahrt könnte Wasserstoff langfristig eine grüne Revolution einläuten.

Wasserstoff kann auch Strom für den späteren Verbrauch speichern und so zur Lösung der Probleme volatiler erneuerbarer Energien wie Wind und Sonne beitragen. Dabei wird mit überschüssiger Elektrizität Wasserstoff hergestellt, der später, wenn die Stromerzeugung abfällt, wieder in Elektrizität umgewandelt werden kann. Damit ist Wasserstoff die perfekte Ergänzung erneuerbarer Energien.

Von grau bis grün – das Farbschema von Wasserstoff

Wasserstoff wird durch eine chemische Reaktion aus einer Primärquelle wie Wasser oder Erdgas gewonnen. Wie CO2-intensiv die Herstellung ist, hängt daher von der verwendeten Energie ab.

Aus Gründen der Kosten und der verfügbaren Infrastruktur werden derzeit über 95% des Wasserstoffs mithilfe fossiler Brennstoffe hergestellt: Der sogenannte „graue“ Wasserstoff ist weder erneuerbar noch kohlenstoffarm. Doch es gibt auch eine sauberere Alternative: dekarbonisierter Wasserstoff, der durch Wasserelektrolyse gewonnen wird. „Bei diesem umweltfreundlichen Verfahren wird das Wassermolekül durch elektrischen Strom gespalten, der aus diversen Quellen stammen kann. Wenn der Elektrolyseur für den Spaltungsprozess zum Beispiel durch Wind- oder Sonnenenergie gespeist wird, gilt dieser dekarbonisierte Wasserstoff als „grün“, erklärt Christian Lopez, strategischer Anlageberater bei CPR Asset Management.

Wie so oft sind die Produktionskosten die größte Hürde. Aktuell ist sauberer Wasserstoff in der Herstellung teurer als grauer, der Ausbau der weltweiten Produktionskapazitäten und die Entstehung eines Massenmarkts sollten jedoch zu einer Angleichung der Kosten beitragen. „Die Kosten zur Erzeugung erneuerbarer Energien und Elektrolyseure haben sich in den letzten fünf Jahren halbiert“, fügt Emmanuelle Sée hinzu. „Bis zum Ende des Jahrzehnts könnten die Kosten gegenüber dem heutigen Stand sogar um weitere 60 bis 90% sinken. Das legen zumindest Studien nahe.“

Auf dem Weg zur emissionsfreien Wirtschaft

„Die Wasserstoffstrategie der Europäischen Union setzt auf Massenproduktion, bis 2024 sollen die Produktionskapazitäten für erneuerbaren Wasserstoff in Europa ausgebaut werden,“ so Emmanuelle Sée. Zweifellos gehört Wasserstoff, den die Europäische Kommission als künftigen Motor einer grünen Revolution bezeichnet2, zu den vielversprechendsten Lösungen für die Dekarbonisierung unserer Wirtschaft – vorausgesetzt, er ist mehr „grün“ als „grau“.

Ob in der Industrie, in der Landwirtschaft, im Bauwesen oder im Transport – grüner Wasserstoff kann Strom für Produktionszentren liefern und Motoren sowie Herstellungsprozesse ersetzen, die derzeit fossile Brennstoffe einsetzen. „In der Stahlerzeugung beispielsweise stellen immer mehr Unternehmen auf umweltfreundliche Technologien um, um den hohen CO2-Ausstoß des Sektors zu reduzieren. Dasselbe passiert in der Herstellung von Düngemitteln und Zement, aber auch in der grünen Chemie“, erläutert Christian Lopez. Wenn wir fossile Brennstoffe durch CO2-neutralen Wasserstoff ersetzen, können weite Teile unserer Volkswirtschaften ihre Treibhausgasemissionen senken und so zur Umsetzung nationaler und internationaler Ziele beitragen.

Der globalen Koalition, die sich für eine Netto-Null-Wirtschaft einsetzt, schließen sich ständig neue Mitglieder an. Regierungen sind bereit zu echten Lösungen und zu einem Energiemix, der im Einklang mit dem Netto-Null-Ziel steht – und stoßen damit auf Resonanz nicht nur in der Wirtschaft und Wissenschaft, sondern auch an den Kapitalmärkten. Die gemeinsame Anstrengung fördert die Entwicklung eines tatsächlich innovativen und diversifizierten Wasserstoff-Ökosystems mit neuen Akteuren und Dienstleistungen. So trägt dekarbonisierter Wasserstoff definitiv und maßgeblich zur Beschleunigung der Energiewende in allen Sektoren bei.

Hinweise:
1. „The Future of Hydrogen“, Juni 2019, Bericht der IEA (Internationale Energieagentur) für die G20, Japan.
2. https://ec.europa.eu/info/news/focus-hydrogen-driving-green-revolution-2021-abr-14_en
3. „Making the Hydrogen Economy Possible“, April 2021, ETC (Energy Transition Commission).