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Wasserstoff – Baustein der Energiewende
In den kommenden Jahren werden die Weichen für eine CO2-freie Energieversorgung basierend auf Wind- und Sonnenenergie gestellt. Aus grünem Strom gewonnenem grünem Wasserstoff und emissionsfreien Brennstoffzellentechnologien fallen bedeutende Schlüsselrollen zu.
Wasserstoff wird dann insbesondere die fluktuierende und wetterabhängige Erzeugung von grünem Strom mit dem tages- beziehungsweise jahreszeitlich wechselnden Bedarf ausgleichen. Dafür ist Wasserstoff optimal geeignet, denn er ist Energieträger und Speichermedium zugleich. Abhängig von seiner Herstellungsform und der hieraus resultierenden CO2-Bilanz, wird Wasserstoff wahlweise als grau, blau, türkis oder grün bezeichnet. Heute wird Wasserstoff zu 90 Prozent aus fossilen Energieträgern, meist aus Erdgas, hergestellt und als grauer Wasserstoff bezeichnet. Wird das dabei entstehende CO2 abgeschieden und beispielsweise unter der Erde gespeichert, spricht man von blauem Wasserstoff. Türkiser Wasserstoff wird ebenfalls als Alternative gehandelt: Er wird etwa aus Methan erzeugt und es entsteht kein CO2, sondern fester Kohlenstoff, der vielseitig einsetzbar ist, zum Beispiel in Lithiumionenbatterien. Eine nachhaltige und klimaschützende Eigenschaft hat nur grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen: Er wird durch die Spaltung von Wasser via Ökostrom erzeugt und ist der Baustein zur Energiewende.
Grüner Wasserstoff kann in der Chemie-, Stahloder Zementindustrie eingesetzt werden, kann Häuser heizen, in Gaskraftwerken verstromt werden oder über Brennstoffzellen Fahrzeuge antreiben. Mithilfe von grünem Wasserstoff können wir die Energiewende schaffen und dabei Wohlstand und Arbeitsplätze in Deutschland sichern. Politik, Wirtschaft und Gesellschaft müssen nun an einem Strang ziehen.
Mobilität mit Wasserstoff und Brennstoffzelle
Mit grünem Wasserstoff betriebene Brennstoff-zellenfahrzeuge (Fuel Cell Electric Vehicles, FCEVs) sind eine der umwelt- und klimafreundlichsten Lösungen im Verkehr – insbesondere dann, wenn lange Reichweiten von über 700 Kilometern und kurze Betankungszeiten von maximal 15 Minuten gefordert sind. Die Brennstoffzelle hat tor. Dieser liegt je nach Betrieb bei bis zu 65 Prozent. FCEVs werden über einen Elektromotor angetrieben, die Technik unterscheidet sich aber deutlich vom Batteriefahrzeug (BEVs), denn der Strom wird direkt an Bord aus Wasserstoff (H2) und Umgebungsluft erzeugt. Die als Nebenprodukt anfallende Wärme kann – wie bei heutigen Pkws – zur Beheizung des Innenraums genutzt werden.
Eine Batterie unterstützt das Brennstoffzellen-system während der Beschleunigung und beim regenerativen Bremsen. Der Vorteil von FCEVs gegenüber Batteriefahrzeugen (BEVs) liegt vor allem in der deutlich schnelleren Betankung und der großen Reichweite. Brennstoffzellenantriebe eignen sich somit für den Schwerlastverkehr, für Busse sowie für Züge und Schiffe. Langfristig kann grüner Wasserstoff wichtige Einsatzbereiche von Dieselmotoren übernehmen.
Brennstoffzellenzentrum Süddeutschland
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm forscht seit über 30 Jahren kontinuierlich an Brennstoffzellen. Und auch industrieseitig hat der Süden viel zu bieten: Fast alle wichtigen Produzenten von Brennstoffzellen und deren Komponenten liegen in den Bundesländern Baden-Württemberg und Bayern. Die Herstellung von Brennstoffzellensystemen passt ideal zur mittelständischen und durch das Automobil geprägten Industrie in diesen Bundesländern und bietet somit eine ideale Perspektive für die Zeit nach dem Verbrennungsmotor.
Die ersten brennstoffzellenbetriebenen Lkws aus Deutschland werden ab dem Jahr 2024 verfügbar sein. Es ist nun Aufgabe der Politik, die Rahmenbedingungen so zu gestalten, dass sich die notwendige Tankstelleninfrastruktur schnell und parallel zur Auslieferung dieser klimafreundlichen Lkws entwickelt. Damit Brennstoffzellen diesen bedeutenden Beitrag für die Verkehrswende leisten können, müssen sie nun schnell von der heute üblichen Hand-fertigung in eine Serienproduktion überführt werden. Mit den Fragestellungen der Massenfertigung von Brennstoffzellen wird sich die Forschungsfabrik für Wasserstoff und Brennstoffzellen (HyFaB) beschäftigen, die am ZSW in Ulm entsteht.
Prof. Dr. Markus Hölzle, Mitglied des ZSW-Vorstands und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien in Ulm