Wasserstoff

Wasserstoff gilt als Treibstoff der Zukunft. „Grüner Wasserstoff“ soll sauber, CO2-neutral und unbegrenzt verfügbar sein. Doch wann ist Wasserstoff „grün“?

Er ist nicht grün sondern farblos. Aber wenn Wasserstoff als Energieträger der Zukunft eine solche haben soll, muss er „grün“, also aus erneuerbaren Energien hergestellt werden.

Wasserstoff hinterlässt beim Verbrennen praktisch keine Abgase. Das macht das Gas zum idealen Ersatz für Kohle, Öl und Erdgas in Industrie und Verkehr. Deutschland soll in der Wasserstoff-Technologie einen Spitzenplatz einnehmen.

Deutschland soll nach dem Willen der großen Koalition bei der Nutzung neuartiger klimafreundlicher Wasserstoff-Energie weltweit zum Vorbild werden. Dazu verabschiedete das Bundeskabinett am 9. Juni 2020 in Berlin eine Strategie, die Milliarden-Zuschüsse, rechtliche Erleichterungen und konkrete Produktionsziele vorsieht. Neben den laufenden Förderprogrammen soll mit sieben Milliarden Euro erreicht werden, dass sich Wasserstoff am Markt durchsetzt. Weitere zwei Milliarden sind für internationale Partnerschaften eingeplant. Im Zentrum steht dabei der sogenannte grüne Wasserstoff, der ausschließlich mit erneuerbarer Energie gewonnen wird.

Wasserstoff als Beitrag zur Energiewende

Wasserstoff ist als Energieträger interessant, weil er nahezu emissionsfrei verbrennt. Allerdings braucht es viel Energie, um das Molekül H2 abzuspalten. Zudem fehlt noch weitgehend die nötige Infrastruktur für diese Technologie. Auch rechtliche Fragen zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff müssen noch geklärt werden.

Wasserstoff in der Raumfahrt

Ohne Wasserstoff wäre ein Flug ins All undenkbar. Seit den 1960er-Jahren ist das Gas der Treibstoff der Raumfahrt. In den 1970er- und 1980er-Jahren begannen Forscher dann, mit Wasserstoff zu experimentieren und entwickelten die Idee von der „Wasserstoffwirtschaft“. Sie hatte zum Ziel, Wasserstoff als Energieträger auszubauen, um damit unabhängig von den fossilen Energieträgern Kohle und Erdöl zu werden.

Die Vision ist, mit Sonnen- und Windkraftwerken Strom zu gewinnen, der dann zur Produktion von Wasserstoff genutzt wird. Das Gas soll es ermöglichen, Energie zu speichern, zu transportieren und damit sowohl die Industrie wie auch die Verbraucher flächendeckend zu versorgen.

Wasserstoff ist ein Bestandteil des Wassers und fast aller organischen Verbindungen. Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universium und ist deshalb reichlich vorhanden. Allerdings hat er den Nachteil, dass er nur in gebundener Form vorkommt. Um Wasserstoff als Energieträger nutzen zu können, muss man das Gas daher erst aus Wasser oder Methan gewinnen. Das geschieht zum Beispiel durch Elektrolyse: Bei diesem Verfahren trennt man mit Strom Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff und fängt die aufsteigenden Gase auf.

Probleme bei der Wasserstoffgewinnung

Trifft Wasserstoff auf Sauerstoff, kann eine explosive Mischung entstehen. Weitere Probleme sind, dass manche Techniken der Wasserstoffwirtschaft mit fossilen Energieträgern wie Erdgas arbeiten. Bei den Umwandlungsprozessen kann Kohlendioxid entstehen. So wird aus einem umweltfreundlichen Rohstoff ein wenig ökologisches Endprodukt.

Wasserstoff treibt nicht nur Raumfähren an, sondern zum Beispiel auch Zeppeline. Seit dem Absturz des Luftschiffs Hindenburg im Jahr 1937 ist Wasserstoff vielen aufgrund seiner chemischen Reaktionsfreudigkeit nicht mehr geheuer. Doch ohne diese Reaktionsfreudigkeit wäre Wasserstoff nutzlos: Er könnte nicht mit Hilfe einer Brennstoffzelle in Strom und Wärme umgewandelt werden. Doch nur mit diesen kleinen Kraftwerken ist ein geschlossener Wasserkreislauf möglich, bei dem keine schädlichen Abgase entstehen.

Energieexperten wie Ulf Bossel sehen in der Wasserstoffwirtschaft einen Umweg. Sie schlagen aufgrund der hohen Energieverluste bei der Herstellung von Wasserstoff vor, besser gleich auf Strom zu setzen. Würde das Stromnetz ausgebaut und Autos sowie Elektrogeräte mit Batterien ausgestattet werden, könnte mehr Energie direkt ins Stromnetz eingespeichert und Stromschwankungen ausgeglichen werden.

Wasserstoff in der Automobilbranche

Als Energieträger scheint Wasserstoff also am ehesten in der Automobilindustrie eine Zukunft zu haben. Allerdings ist das Tankstellen-Netz für Wasserstoffautos in Deutschland noch nicht ausgebaut. Im Vergleich zu konventionellen Elektroautos führen die Brennstoffzellen-Pkw noch einen Dornröschenschlaf. Der Verkehrssektor hat heute einen Anteil von 30 Prozent am Endenergieverbrauch und basiert noch zu 95 Prozent auf fossilen Energieträgern. Ein konsequentes Umdenken in der Mobilität wird in Zeiten der Erderwärmung immer drängender.

Wasserstoff bei der Stahlherstellung

Großes Potenzial bietet die Verwendung von Wasserstoff in der Stahlherstellung. Damit ließen sich laut Deutscher Energie-Agentur rund 95 Prozent der CO2-Emissionen gegenüber der konventionellen Hochofenmethode einsparen. Um den Bedarf an grünem Wasserstoff zu decken, wird Deutschland auf Importe aus dem Ausland angewiesen sein. Fündig werden könnte Deutschland zum Beispiel in den Niederlanden, die sich als Wasserstoffexporteure auf dem Weltmarkt etablieren wollen.

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