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Energieträger

H wie Hoffnung für Erneuerbare

Wasserstoff ist ein guter Energiespeicher. Den Verkehrssektor könnte er in einigen Jahren sogar revolutionieren.

H wie Hoffnung für Erneuerbare H wie Hoffnung für Erneuerbare
energlobe.de, Maud Radtke

Der Energieträger Wasserstoff gilt seit über einer Dekade als Lösung für unsere Energieprobleme: Er besitzt die höchste Dichte aller Rohstoffe und liefert doppelt soviel Energie wie Gas und fast dreimal mehr als Benzin. Als sauberer Antrieb spielt er bei der zukünftigen Mobilität eine Rolle, in Form der Brennstoffzelle. Voraussetzung ist, dass Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien herstellt wird.

Ein Atom kommt selten allein, beim Wasserstoff sogar nie. In der Natur kommt er nur als zweiatomige Version H2 vor. Bereits seit Anfang der 1990er Jahre wird dem Energieträger eine bedeutsame Rolle für die zukünftige Energieversorgung zugeordnet. Der Stoff, aus dem die energetischen Träume sind, besitzt die höchste Dichte aller Rohstoffe und liefert doppelt soviel Energie wie Gas und fast dreimal mehr als Benzin. Durch eine ehrgeizige Klimapolitik und entsprechend hohe Preise für Erdöl und Erdgas könnte sich eine energiewirtschaftlich relevante Nutzung von Wasserstoff im Verkehr bereits ab 2030 entwickeln, heißt es in einer Studie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) aus dem Jahr 2009.

Der englische Wissenschaftler Henry Cavendish entdeckte Wasserstoff (H), als er im Jahre 1766 mit Quecksilber und Säuren experimentierte. Er ist das leichteste und häufigste chemische Element im Universum, 14 Mal leichter als Luft. Dabei handelt es sich um ein farbloses, geruchloses und leicht entzündliches Gas. Wasserstoff ist in allen organischen Verbindungen enthalten: in Menschen, Tieren und Pflanzen sowie in Mineralien und Gasen.

Wie Wasserstoff entsteht

Wasserstoff ist ein Sekundärenergieträger, das heißt er muss erst aus fossilen oder regenerativen Quellen umgewandelt werden. Hergestellt wird er bei minus 253 Grad, nur 20 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Der Wasserstoff muss unter Einsatz von Energie aus seiner Verbindung herausgelöst werden. Heute wird der Energieträger zu 90 Prozent durch eine sogenannte Dampfreformierung aus Gas, Öl und Kohle hergestellt. Der fossile Brennstoff wird unter Druck und hohen Temperaturen mit Wasserdampf vermischt, es entsteht Wasserstoffgas. Dieser industrielle Vorgang ist seit hundert Jahren geübte Praxis. Weltmarktführer bei Anlagen zur Wasserstofferzeugung ist der Münchener Konzern Linde.

Der Stoff wird dann in Pipelines oder LKWs transportiert. Beim Verflüssigen von Wasserstoff gehen etwa 30 Prozent der Energie verloren. Wird das Gas auf bis zu 700 bar komprimiert, so wie es an Wasserstoff-Tankstellen eingesetzt wird, zehrt das zwölf Prozent der Energie auf. Ein Vorteil des Energieträgers ist jedoch, dass die vorhandene Erdgasinfrastruktur weitgehend für Transport und Verteilung genutzt werden kann; die Kosten würden sich allerdings gegenüber Erdgas um die Hälfte erhöhen.

Energielieferant und Speichermedium

Seit fast zwanzig Jahren gilt Wasserstoff als erste Option für saubere Mobilität. Dies beschreibt auch das Leitszenario, das jährlich vom DLR im Auftrag des Umweltministerium erstellt wird. Sauberer als bei der Dampfreformierung ist der Energieträger, wenn er durch eine Elektrolyse mit Erneuerbarer Energie gewonnen wird. Dabei wird Wasser durch elektrische Energie in Wasser- und Sauerstoff getrennt. Das Wasserstoffgas sammelt sich an der negativen und das Sauerstoffgas an der positiven Elektrode. Der entgegengesetzte Effekt findet in der Brennstoffzelle statt. Im Leitszenario werden ab 2030 bereits 18 Prozent des gesamten Endenergiebedarfs im Verkehr aus regenerativen Energien gedeckt. Bis 2050 verdoppelt sich dieser Wert. Damit würden mehr als die Hälfte aller PKWs und ein Fünftel der LKWs mit Wasserstoff und anderen Biokraftstoffen betrieben.

Das farblose Gas ist aufgrund seiner hohen Dichte auch für die Nutzung als Stromspeicher prädestiniert. Somit könnte es den überschüssigen Strom aus Windkraft- und Solaranlagen auffangen und damit die Schwankungen bei der regenerativen Energieerzeugung ausgleichen. „Wenn die Erneuerbaren Energien die Schwelle von mehr als 85 Prozent überschreiten, wird Wasserstoff ökonomisch besonders interessant“, prognostiziert Thomas Pregger vom DLR. Ab Mitte des 21. Jahrhunderts kann solarer Wasserstoff auch mengenmäßig relevant werden, schreiben die DLR-Forscher in ihrem Bericht. Bei einer weiteren Steigerung der regenerativen Energien sei die Wasserstoffherstellung das günstigste Speicherverfahren für große Strommengen. Das rechtfertige seine allmähliche Markteinführung ab dem Jahr 2030.

Weitere Informationen:
Studie Leitszenario 2009 des DLR

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014