Warum Wasserstoff der Durchbruch noch nicht gelungen ist

Viel diskutiert und besonders von der Ölindustrie vorangetrieben wird aktuell jedoch die „Power to Fuel“-Technologie. Dabei werden sogenannte synthetische Kraftstoffe hergestellt. Der Vorteil: Fast jeder Verbrennungsmotor käme mit den künstlichen Spritsorten zurecht, und auch die bereits vorhandene Tankstelleninfrastruktur könnte weitergenutzt werden wie bisher. 

Das Problem liegt in der Produktion. Die ist sehr energieaufwendig und vor allem teuer. Während ein batteriebetriebenes E-Auto einer Studie des Wuppertaler Instituts für Klima, Umwelt und Energie zufolge für 100 Kilometer 15 Kilowattstunden Strom braucht, sind es bei einem Auto, das mit synthetischem Diesel betrieben wird, mehr als hundert.

Für die gleiche Leistung wird also die sechs- bis siebenfache Menge Energie benötigt. Viele Kritiker sehen synthetische in Kombination mit fossilen Kraftstoffen deswegen eher als Zwischenschritt zur Erreichung der CO2-Ziele an.

Und dann ist da noch „Power to Hydrogen“. Hier wird der Wasserstoff direkt genutzt, hat also den geringsten Wirkungsverlust. Am effektivsten ist die Technologie für das Befeuern von Brennstoffzellenautos, die heute noch mit Wasserstoff aus Erdgas betrieben werden. 

Während Volkswagen komplett auf das Elektroauto setzen will, wollen sich Daimler und BMW auch weiterhin die Entwicklung der Brennstoffzelle offenhalten. Vor allem asiatische Hersteller führen hier das Rennen bislang an. Für sie ist klar: Je größer das Fahrzeug und je länger die Strecke, desto mehr Sinn ergibt der Wasserstoff.

Wasserstoff kann aber, genauso wie Gas, als Speicher für überschüssigen Strom genutzt werden, der bei Bedarf wieder von H2 in elektrische Energie umgewandelt werden könnte.

Wann schafft die Technologie den Durchbruch?

Hier gibt es unterschiedliche Meinungen. Sowohl die Bundesregierung als auch die EU-Kommission fördern die Wasserstofftechnologie. Der Fokus liegt dabei aber weiterhin eher auf Forschungs- und Pilotprojekten.

„Noch ist die Technologie sehr teuer. Solange sich an den Kosten nichts tut, wird es schwer, das Ganze wirtschaftlich darzustellen. Aber auch bei der Batterie sind die Kosten in den letzten Jahren deutlich günstiger geworden. Und diese Hoffnung habe ich auch für den grünen Wasserstoff“, sagt Ralf Peters, Abteilungsleiter für Brenngaserzeugung und Systeme am Forschungszentrum Jülich.

In den vergangenen Monaten häufen sich die Projekte rund um das Thema „Power to X“. Sei es durch eine Initiative der Netzbetreiber Amprion und Open Grid Europe, die eine 100 Megawatt starke Anlage zur Umwandlung von Strom zu Gas in Niedersachsen bauen wollen, durch Tennet, Gasunie und Thyssengas mit einem vergleichbaren Projekt oder durch das Unternehmen Enertrag, das schon seit 2011 grünen Wasserstoff aus Windkraft herstellt.

Aber die großindustrielle Massenproduktion ist bislang ausgeblieben. Die erforderlichen Technologien stünden „noch in den Anfangsstadien der Entwicklung“, heißt es in einer Studie, die das Beratungsunternehmen Frontier Economics für den Energiekonzern Innogy angefertigt hat.

Die Autoren verweisen allerdings darauf, dass beispielsweise in den Elektrolyse-Technologien in den vergangenen Jahren signifikante Kostensenkungen von bis zu 80 Prozent zu beobachten gewesen seien. Weitere technologische Fortschritte ließen eine weitere Kostendegression erwarten, schreiben sie.

Aber die Technologie braucht noch eine Weile. „Bis ‚Power to X‘ wirklich auf dem Massenmarkt angekommen ist, müssen noch viele Hindernisse überwunden werden. Das kann noch zehn bis 15 Jahre dauern“, meint Experte Peters.

Wie wichtig ist grüner Wasserstoff für die Energiewende?

Um die internationalen Klimaziele zu erreichen, spielt Wasserstoff nach Meinung der Experten eine enorm wichtige Rolle. „Wasserstoff ist für den Energiemix der Zukunft unbedingt notwendig. Wenn wir diese Technologie nicht erschließen, kriegen wir ein Problem“, glaubt Peters.

Besonders für die Reduktion der CO2-Emissionen spielt der Einsatz der „Power to X“-Technologien eine wichtige Rolle. Durch die vielzähligen Verwendungsmöglichkeiten im Wärmemarkt, im Verkehrssektor, aber auch in der chemischen Industrie ist Wasserstoff ein wichtiger Bestandteil im Energiemix der Zukunft.

Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff werden bei der konventionellen Erdgasreformierung circa zehn Tonnen Kohlendioxid freigesetzt. Bei erneuerbaren Energien via Elektrolyse wäre der gesamte Produktionspfad nahezu vollständig emissionsfrei. „Ab einem gewissen Anteil erneuerbarer Energien brauchen wir den Wasserstoff, weil er eine Brücke bilden kann“, ist Peters überzeugt. Dafür müssten dann aber auch die entsprechenden politischen Rahmenbedingungen stehen, an denen es im Moment noch fehle, mahnt der Experte.

Das Problem: Wer heute Strom in „Power to X“-Anlagen einsetzt, wird so behandelt wie jeder Endverbraucher. Er zahlt also alle Steuern, Umlagen und Abgaben auf den Strompreis – obwohl der Strom mittels „Power to X“ ja nur in einen anderen Energieträger umgewandelt und erst später verbraucht wird.

Das Beratungsunternehmen Frontier Economics empfiehlt daher in einer Studie, das Abgaben- und Umlagensystem so auszugestalten, „dass Umwandlung und Speicherung von Strom als Teil der Energiewertschöpfungskette gesehen werden und entsprechend Abgaben, Steuern und Umlagen für Letztverbraucher nicht anfallen“.

In einem anderen Land ist die Wasserstoffwirtschaft schon ein gutes Stück weiter als in Europa: Japan sieht H2 als zentrales Element seiner Energiepolitik. Statt Erdgas will das asiatische Land den Wasserstoffimport forcieren, und der Autobauer Toyota zählt weltweit zu den führenden Entwicklern von serienreifen Wasserstoffautos.

Auch in China sind schon heute mehrere Tausend Busse und Transporter mit Wasserstoff unterwegs, die Brennstoffzelle wurde sogar in den aktuellen Fünfjahresplan der Regierung aufgenommen.