Wasserstoff in der Energiewende | Die Energie der Zukunft - Energy Innovation mit E.ON im Closer Look - Atomlabor Blog

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Die Neuentdeckung des ältesten Elementes

Wir sprechen vom Klimaschutz, vom Umweltschutz, neuen Energien und cleverer Mobilität. Immer wieder hört man dann von CO2 Reduzierung den Bezug zur Energiewende und dann bekommt man das Stichwort Wasserstoff und Power-to-Gas mit - doch was hat das Eine mit dem Anderen zu tun? Und warum schreibe ich hier gerade eigentlich einen Beitrag darüber?

Lass mich also ganz einfach anfangen, denn das Thema ist ja schließlich richtig interessant und dazu auch noch wichtig - wichtig für unser Klima, für unsere Zukunft, unser Leben.

Wasserstoff ist ein genialer Energiespeicher und so wie es aussieht, kann Wasserstoff zum Schlüssel für eine nachhaltige Energiewende werden. Also quasi eine klimafreundliche Alternative zu Kohle, Öl und Erdgas. Und wenn ich so ab und an gerne über das Thema Elektromobilität schreibe, muss man sich ja auch fragen, wo und wie die Energie herkommen soll und kann. Gerade klimatechnisch ist der Transportverkehr und das Ersetzen von Diesel bzw. endlichen Brennstoffen im Schwertransport, auf der Straße und auf den Schienen, sogar zu Wasser interessant, wichtig und sicher effektiver. Fahrzeuge können mit Wasserstoff schnell und sicher betankt werden und sorgen für saubere Energie auf den Straßen, Schienen und Flüssen.

Lass uns da mal ansetzen, denn E.ON ist ganz vorne mit dabei.

Fossile Brennstoffe zu ersetzen ist eine Vision, welche schon über 100 Jahre alt ist und immer mehr an Gewicht und Umsetzungspotential bekommt.

Ich bin davon überzeugt, meine Freunde, dass das Wasser dereinst als Brennstoff Verwendung findet, dass Wasserstoff und Sauerstoff, seine Bestandteile desselben, zur unerschöpflichen und bezüglich ihrer Intensität ganz ungeahnten Quelle der Wärme und des Lichts werden.

aus Jules Verne: Die geheimnisvolle Insel | 1874

Eine Möglichkeit, um "grüne" Energie zu gewinnen und lagerbar zu machen, ist es zum Beispiel, den Strom aus einem Wind- oder Photovoltaikpark mittels Elektrolyse in Wasserstoff umzuwandeln.

Heruntergebrochen erklärt, wird dabei Strom benutzt, um Wasser (H₂0) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O) zu zerlegen. Dieser Prozess findet in sogenannten Elektrolyseuren statt, die damit, solange grüner Strom verwendet wird, die Rolle von CO2-freien „Wasserstofferzeugern" einnehmen. Windparks und Photovoltaikanlagen sind hier aktuell die Quellen der Wahl.

PEM-Elektrolyse-Diagramm von Davidlfritz, CC BY-SA 3.0

Schon 2013 hat E.ON damit angefangen, Wasserstoff ins Erdgasnetz einzuspeisen. In den letzten sieben Jahren hat man natürlich viel gelernt und Techniken perfektioniert, was die Erzeugung von regenerativem Strom anbelangt. Wasserstoff kann dann in sogenannten H₂ Pipelines zum jeweiligen Einsatzort gelangen. So kann man zum Beispiel besonders CO2 intensive Industriezweige, wie die Stahlindustrie, dekarbonisieren. Emissionsintensive Industriezweige erhalten durch Wasserstoff die Chance, wirklich klimagerechter werden zu können.

Damit Wasserstoff günstig und möglichst grün hergestellt werden kann, benötigt es nun leistungsstarke Elektrolyseure, die das farblose Gas in großen Mengen produzieren können. Fossile Brennstoffe sind umweltschädlich, aber aktuell leider noch günstiger. Was aber außer Frage steht: sie sind endlich. Daher begrüße ich hier den Innovationsgeist von E.ON, welche diese Technik in Deutschland ordentlich fördert und auf neue Energien setzt. So kann zum Beispiel bei einem Stromüberangebot die Abregelung von Windkraftanlagen vermieden werden und man produziert Wasserstoff. Damit kann grüne Energie eingelagert werden und im Bedarfsfall zum grünen Strom zurückverwandelt werden.

Setzen wir weiter auf fossile Kraftstoffe und Energieträger, wird die Menschheit nicht in der Lage sein, die Erderwärmung einzudämmen und die Ziele des Pariser Klimaabkommens einzuhalten. Und diese Kosten werden nicht in ct/kWh zu messen sein.

Quelle: E.ON Wasserstoff Mythen

Es sind verschiedene generelle Eigenschaften, die Wasserstoff so attraktiv machen - fassen wir sie zusammen:

CO2-neutral: Das Verbrennungsprodukt von Wasserstoff ist Wasser
Unendlich verfügbar: 90 % aller Atome im Universum sind Wasserstoff
Energiereich: Hohe massebezogene Energiedichte

Wasserstoff ist mehr, denn er ist nicht nur Energieträger, sondern auch Energiespeicher. Vergleichbar einer Batterie ist die Energie als Element gespeichert und kann in verschiedenen Situationen zum Antreiben von Maschinen oder Heizen verwendet werden.

Wasserstoff lässt sich ohne Probleme transportieren und Techniken, welche Energie benötigen, können so schnell und sicher "betankt" werden.

Lass uns tiefer in die Materie eintauchen. Schauen wir uns doch mal kurz an, was Wasserstoff denn genau ist.

Man hat ja schließlich so einige Vorurteile und Märchen über das chemische Element mit dem Symbol H im Kopf. Nun, Wasserstoff ist ein farbloses, geruch- und geschmackloses Gas. Wir Menschen können es daher nicht wirklich wahrnehmen, aber vorweg... es ist nicht giftig für uns, aber wie viele Gase natürlich brennbar.

Die Sicherheit von Wasserstoff im Fokus.

Dieses in unserem Universum am häufigsten vorkommende Element Wasserstoff ist extrem flüchtig (gut und gerne 14 mal leichter als Luft) und weil es so leicht ist sogar eher weniger gefährlich als andere Auto-Treibstoffe, wie zum Beispiel Benzin. Wer jetzt noch die "Hindenburg", den deutschen Zeppelin, im Kopf hat und die verheerende Entzündung der Wasserstoffladung in den USA, der wird mir beipflichten, dass sich in den letzten 83 Jahren doch so einiges in der Technik verändert hat. Und falls einem beim Stichwort Wasserstoff die Wasserstoffbombe in den Sinn kommt, dann kann das Thema im Bezug auf Energietechnik auch direkt entschärft werden, denn die Funktionsweise einer Wasserstoffbombe hat nichts mit den möglichen Anwendungsbereichen von Wasserstoff im Energiesektor oder der Industrie zu tun. Die enorme Zerstörungskraft ist auf einer Kernreaktion verschiedener Wasserstoff-Isotope begründet, die nur unter speziellen Bedingungen stattfindet. Also lassen wir uns mal nicht ein X für ein U verkaufen, wenn irgendwer die große Gefahr bei diesem Thema heraufbeschwören möchte.

Elon Musks SpaceX und die NASA benutzen zum Beispiel Wasserstoff als Raketenantrieb. So funktioniert moderne Raumfahrttechnik.

Der sichere Umgang mit Wasserstoff ist in industriellen Anwendungen seit langer Zeit Stand der Technik. Weder der Transport auf Straße, Schiene und Wasser oder durch Pipelines noch die Zwischenlagerung in Druckgas- oder Flüssiggasspeichern werfen grundsätzliche Probleme auf.

Im Gegenteil, Wasserstoff bietet eine Lösung zum Klimaproblem an.

Aktuell wird nach Tests in Deutschland, auch in den Niederlanden, ein Wasserstoffzug für den Personenverkehr getestet. Der Coradia iLint ist für den Regionalverkehrseinsatz auf nicht-elektrisierten Strecken konzipiert worden. Dieser Zug bietet einen sauberen, nachhaltigen Antrieb ohne Leistungseinbußen. Er hat dazu eine Reichweite von etwa 1000 Kilometern. So sieht unsere klimaneutrale Zukunft aus und Wasserstoff-Pipelines können bedarfsgerecht die Energie an die Einsatzorte liefern.

In Deutschland sind etwa 40 Prozent des gesamten Streckennetzes des Schienenverkehrs nicht mit Oberleitungen ausgestattet (elektrifiziert) - hier sind Dieseltriebzüge unterwegs, welche durch wasserstoffbetriebene Brennstoffzellenzüge ersetzt werden könnten.

Sicher ist sicher.

Um die Sicherheit von Wasserstoffantrieben zu verdeutlichen, haben im Jahr 2003 Ingenieure der Universität Miami mal ein Benzin und ein Brennstoffzellenauto in einem spektakulären Test in Brand gesetzt. Das Resultat überraschte - der Benziner brannte komplett aus, beim Wasserstofftank war es so, dass eine gewaltige, helle Stichflamme nach oben schoss, das Fahrzeug jedoch unversehrt blieb. Eine Explosion blieb aus und aktuelle Fahrzeuge sind mit Elektronik ausgestattet, welche Gasverluste erkennen und Ventile direkt abriegeln. In Crashtests hat man bei DaimlerChrysler herausgefunden, dass Brennstoffzellenautos nicht generell ein höheres Risiko aufweisen als Benziner. Ich finde diese Aussagen schon beruhigend und es gibt ja schließlich schon einige Brennstoffzellenfahrzeuge auf dem Markt.

Alte Entdeckung, neue Ziele.

Schon im Jahre 1883 hat man erkannt, wenn man Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren lässt, erhält man Wasser und als Nebenprodukt dann unser Zielprodukt - Energie. Diese exotherme Reaktion kann also für grüne Energie sorgen.

So kann man natürlich mithilfe von Brennstoffzellen Elektromotoren sauber antreiben, denn als Abgas kommt lediglich Wasserdampf aus den Fahrzeugen heraus. Hier bei mir in Wuppertal fahren schon 10 Busse mit Wasserstoff durchs Tal. Man kann Elektroautobatterien mit diesem grünen Strom betanken. Man kann Energie speichern, wie ich hier ja eingangs schon erwähnte und natürlich Häuser heizen - alles klimagerecht und das ist ein Ziel von E.ON - mit Wasserstoff die Energiewende zu beflügeln. Spannend oder?

Wasserstofftechnologie als Antrieb für Fahrzeuge ist vor allem im Schwerlastbereich (LKW) interessant, da es ja für den Personenverkehr (PKW) schon eine emissionsfreie Alternative gibt (Elektromobilität).

Praxistauglich? Auf jeden Fall.

Ganz nebenbei war ich vor gut 3 Jahren zu Gast in einem Frankfurter Hotel, welches als erstes Hotel in Europa mit Brennstoffzellentechnologie ausgestattet wurde und seine eigene nachhaltige Energie erzeugt.

Der Effekt: 600 Tonnen CO2 weniger pro Jahr.

Das sind 80% der benötigten Energie des Hotels, welche nachhaltig erzeugt wird.

Das ist mal eine Ansage und unterstreicht die Praxistauglichkeit von Wasserstoff - das Hotel steht im Frankfurter Stadtteil Bockenheim, in der Nähe der Messe - wenn man jemals Sicherheitsbedenken gehabt hätte, wäre es wohl nie gebaut worden und mit Sicherheit nicht an so einem zentralen Ort.

Zusätzlich kommt noch hinzu, dass E.ON als Partner der Hotelkette fungiert. Das war mir bei meinem damaligen Hotelbesuch gar nicht bewusst, freut mich im Nachgang aber sehr, weil Nachhaltigkeit hier im Atomlabor schließlich eine große Rolle spielt.

Wer sich jetzt noch genauer mit dem komplexen Thema auseinandersetzen mag, dem lege ich die E.ON Page ans Herz:

eon.com/de/geschaeftskunden/wasserstoff-moeglichkeiten-einer-co2-neutralen-energieversorgung.html

Good to know:

Die Bundesregierung sieht Deutschland als zukünftigen "Weltmarktführer der Wasserstofftechnologie". Mit der "Nationalen Wasserstoffstrategie", die am 10. Juni 2020 beschlossen wurde, konnte ein wichtiger Schritt in der Etablierung von Wasserstoff gemacht werden. Im Beschluss ist ein zweistufiger Produktionsausbau geplant.

Bis 2030 soll ein Erzeugungspotential von 5 GW Elektrolyseleistung und bis 2035, spätestens 2040, eine Elektrolyseleistung von 10 GW umgesetzt werden.

Anfang Juli 2020 hat auch die Europäische Union seine Wasserstoffstrategie vorgestellt. Parallel dazu entstand die "Europäische Allianz für sauberen Wasserstoff" ("Clean Hydrogen Alliance"), der E.ON zusammen mit 200 weiteren Unternehmen und Organisationen nun beigetreten ist.

Dieser Beitrag entstand in freundlicher Kooperation mit E.ON und ist daher ein Werbebeitrag. Da das Thema für mich als Blogger höchst interessant ist, wurde es von mir aufgearbeitet und hier auf Atomlabor veröffentlicht.