Die Rolle von Wasserstoff im Energie-Mix der Zukunft

Vom Klimawandel ist immer häufiger die Rede. Deshalb wird die Verminderung der Treibhausgase durch den verstärkten Einsatz regenerativer Energien angestrebt. Außerdem möchte man langfristig unabhängiger von Energielieferanten werden. Wer kann schon mit Sicherheit sagen, ob die Gaspipelines aus den russischen Teilrepubliken eine hundertprozentige Versorgungssicherheit bieten; wer kann garantieren, dass Ölimporte aus den OPEC-Staaten stets in ausreichender Menge möglich sind?

Welche Rolle spielt Wasserstoff im Energie-Mix der Zukunft? Wasserstoff ist zwar das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde. Aber konventionell abbauen, so wie man das von Kohle oder Öl gewohnt ist, kann man Wasserstoff nicht. Wasserstoff muss erzeugt werden, indem er aus bestehenden chemischen Verbindungen unter Zugabe von Energie gelöst und dann isoliert gespeichert wird.

Heute wird noch der Großteil des industriell gewonnenen Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas mit dem Verfahren der Dampfreformierung erzeugt. Das hilft der Umwelt nicht viel weiter. Die elegantere, weil ökologisch sinnvollere Lösung, ist die Wasserstofferzeugung durch die Elektrolyse von Wasser mit Hilfe regenerativ erzeugten elektrischen Stroms

Macht es überhaupt Sinn, Wasserstoff elektrolytisch zu erzeugen, wenn man dazu erst elektrische Energie einsetzen muss? Eine solche Energiewandlung, nämlich die elektrolytische Erzeugung von Wasserstoff und die spätere Verstromung in der Brennstoffzelle ist durchaus zweckmäßig. Wasserstoff kann nämlich hervorragend als Energiespeicher dienen. Einfach deshalb, weil unsere bisherige Energieerzeugung nur zum sofortigen Verbrauch geeignet ist. Was fehlt, ist bislang eine gute Aufbewahrungsmöglichkeit, so etwas wie Akkus im Großen wird gebraucht.

Möchte man aber einen wachsenden Anteil aus Wind- und Solarenergie bestreiten, wie es das politische Ziel ist, so muss man Energie-Vorräte anlegen können, damit die Energie auch dann verfügbar ist, wenn sie wirklich gebraucht wird. Wind und Sonne können zwar durchschnittlich erhebliche Beiträge liefern. Doch damit ist nicht viel geholfen, wenn bei hoher Strom-Nachfrage gerade Flaute herrscht und der Himmel bedeckt ist.

Intelligente Zwischenspeicher können helfen, nennenswerte Mengen konventioneller Kraftwerkskapazitäten durch regenerativ erzeugte Energie zu ersetzen, sofern man diese einlagern kann. Überkapazitäten werden in Wasserstoffvorräte verwandelt, um bereit zu stehen, wenn sie benötigt werden.

Damit lässt sich ganz nebenbei auch die Versorgungssicherheit erhöhen. Denn Wasserstoff kann dezentral an vielen verschiedenen Standorten erzeugt und gelagert werden. Fallen Leitungsnetze aus, so kann ein lokal gespeicherter Vorrat zur Überbrückung mit Brennstoffzellen in Strom verwandelt werden. Da in den letzten Jahrzehnten anteilig geringere Investitionen in die Leitungsnetze geflossen sind – man hat mehr Geld in die Erschließung neuer Öl- und Gasfelder investiert – gewinnt die dezentrale Sicherstellung der Versorgung zunehmend an Gewicht

In der Brennstoffzelle wird der Wasserstoff kalt, das heißt ohne Flamme, verbrannt. Sie erzeugt bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff nicht nur Strom, sondern auch Wärme. Das nennt man Kraft-Wärme-Kopplung. Je nach Brennstoffzellen-Typ kann dabei die Heiz- oder die elektrische Leistung überwiegen. Dadurch ist die Gesamtenergieausbeute, verglichen mit konventionellen Kraftwerken äußerst effektiv.

Wasserstoffzeitalter, dabei denken viele an die ersten Autos, die damit angetrieben werden. Typisch deutsch:  Das Auto als Inbegriff des Wirtschaftswunders hat unser Technikverständnis maßgeblich geprägt. Die Brennstoffzellen-Technologie ist in anderen Bereichen, für den Einsatz in Blockheizkraftwerken oder die Versorgung mobiler Kleingeräte schon viel weiter und praxisnäher. Das werden die Bereiche sein, in denen wir eher als im Automobilsektor serienreife Produkte sehen werden. Das liegt auch daran, dass die Umrüstung des Tankstellennetzes eine sehr langwierige Aufgabe sein wird.