Brennstoffzelle
10.05.2017

Schub für Wasserstoff

Foto: Alstom

Bis 2050 sollen fossile Brennstoffe im globalen Energiemix keine Rolle mehr spielen. Helfen könnte dabei grüner Wasserstoff. Die Technik ist ausgereift und wartet auf den Einsatz.

Weltpremiere in Salzgitter. Selbst der US-Nachrichtensender CNN ist mit einem Kamerateam gekommen. Die Amerikaner wollen nicht verpassen, wie an diesem Märzmorgen Europas erster Brennstoffzellen-Zug über das Alstom-Testgelände rollt. Der französische Zughersteller hat mit dem Coradia iLinit ein Fahrzeug entwickelt, bei dem der Strom aus einer auf dem Dach montierten Brennstoffzelle stammt. Das Besondere: Aus dem Auspuff kommen ausschließlich Wasserdampf und kondensiertes Wasser. Der sonst übliche Dieselruß auf Bahnstrecken ohne Oberleitung könnte damit schon bald der Vergangenheit angehören. Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt (CSU) erwartet sich von Alstom gar eine Revolution im Schienenverkehr. „Mit dem Einsatz der Brennstoffzellen- und Batterietechnologie auf der Schiene beginnt ein neues Zeitalter für nicht elektrifizierte Strecken“, verkündet er.

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Jules Verne träumte vom Wasserstoff-Antrieb

Nach der Brennstoffzellen-Euphorie Anfang des Jahrtausends und der anschließenden Ernüchterung mehren sich momentan die Zeichen, dass die Wasserstoff-Technologie endlich marktreif ist. Vor allem bei der Materialforschung und Fertigung der Brennstoffzelle gibt es große Fortschritte, hinzu kommt, dass „grüner“ Wasserstoff durch das Elektrolyse-Verfahren effizienter gewonnen werden kann. Aus Grünstrom erzeugter Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein bei der Energiewende und könnte für das Erreichen der Pariser Klimaziele eine entscheidende Rolle spielen. Auf dem Weltwirtschaftsforum in Davos im Januar kündigten 13 Energie- und Verkehrsriesen eine Allianz für Wasserstoff an. „Hydrogen Council“ nennt sich die Initiative von Daimler, BMW, Linde, Shell, Honda Kawasaki, Alstom, Engie und dem Rohstoffkonzern Anglo American. Ihr erklärtes Ziel ist es, die Wasserstoffwirtschaft voranzutreiben und so bei der Umsetzung der Pariser Klimaziele zu helfen. Dazu wollen die Konzerne bis 2022 jährlich rund 1,4 Milliarden Euro investieren.

Wasserstoff als Energieträger der Zukunft beflügelt schon lange die Fantasie der Menschen. „Wasser wird die Kohle der Zukunft sein“, schrieb der französische Science-Fiction-Autor Jules Verne 1874 in seinem Roman „Die geheimnisvolle Insel“. In den 1950er-Jahren reüssierte die Brennstoffzelle in U-Booten, zehn Jahre später schickten Forscher Raketen mit Wasserstoff-Treibsätzen ins All. Anfang des neuen Jahrtausends  forderte der einflussreiche US-Publizist Jeremy Rifkin angesichts schwindender Erdölreserven und drohender Umweltprobleme eine Wasserstoff-Revolution.

Mächtiger Gegner

Allerdings hat der Wasserstoff inzwischen mit der Batterietechnologie einen mächtigen Gegner. Hinzu kommen die hohen Kosten, die den Durchbruch der Technologie in den Massenmarkt weiter verzögern. Das liegt auch an der Energiemenge, die zu seiner Erzeugung benötigt wird. Die gängigste Methode ist immer noch die Dampfreformierung. Dabei werden Kohlenwasserstoffe – meistens Erdgas – unter Dampf gesetzt, woraufhin sich der Wasserstoff abspaltet. Umweltfreundlich ist dies jedoch nicht, weil dafür Wärme und fossile Energieträger benötigt werden. Deshalb ruhen die Hoffnungen der Branche auf dem Elektrolyse-Verfahren. Dabei spaltet sich Wasser durch elektrische Spannung in seine Bestandteile Wasser- und Sauerstoff auf. Wenn dafür überschüssiger Sonnen- und Windstrom verwendet wird, ist der so erzeugte Wasserstoff klimaneutral.

Wasserstoff als Energieträger hilft zudem dabei, das Hauptproblem der Energiewende zu lösen: das schwankende Aufkommen von Grünstrom. Denn Wind- und Solarstrom lassen sich umgewandelt in das geruchlose Gas über lange Zeiträume speichern und in Röhren transportieren. Kühlschrankgroße Brennstoffzellensysteme können daraus in den Haushalten Wärme und Strom produzieren. Tatsächlich werden die Energiewandler heute in Japan im Gebäudesektor bereits in großem Stil eingesetzt. Auch als Antrieb eignet sich Wasserstofftechnik hervorragend. Der japanische Autobauer Toyota hat vor zwei Jahren den ersten serienreifen Pkw präsentiert, zudem werden immer mehr Busse mit Brennstoffzellen ausgerüstet.

Megatrend an der Börse

Wasserstoff aus überschüssigem Grünstrom ermöglicht damit, was Fachleute derzeit unter dem Begriff der Sektorenkopplung diskutieren: Die Verwendung von grüner Energie auch in den Bereichen Verkehr und Wärme. „Das Strom-zu-Gas-Verfahren ist als Bestandteil der Energiewende unverzichtbar“, ist Professor Detlef Stolten vom Institut für Energie- und Klimaforschung am Forschungszentrum Jülich überzeugt. „Mithilfe von Wasserstoff als Speicher könnte man einen großen Teil fossiler Kraftwerke durch Windkraft ersetzen.“

Sven Jösting verfolgt seit 25 Jahren den Cleantech-Markt, als Börsenexperte sowie als Repräsentant des Umweltverbandes Baum. Er glaubt an den Durchbruch der Brennstoffzelle an allen Fronten – in unzähligen Anwendungen und Produkten. „Grüner Wasserstoff ist ein Megatrend“, sagt Jösting. Ähnlich sieht das auch der Ölkonzern Shell. Er setzt bereits seit Jahrzehnten auf Wasserstoff. Im Auftrag des Konzerns hat das Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt und Energie für eine neue Studie ausgerechnet, inwieweit Fahrzeuge mit Brennstoffzellen den CO2-Ausstoß im Straßenverkehr verringern können. Sie gehen von einem Szenario der Internationalen Energieagentur aus, wonach in den Wasserstoff-Schwerpunktregionen Kalifornien, Japan und einigen EU-Märkten bis 2050 insgesamt 113 Millionen Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf den Straßen fahren werden. Bei diesen Stückzahlen könnten bis zu 68 Millionen Tonnen fossile Kraftstoffe sowie fast 200 Millionen Tonnen CO2-Emissionen eingespart werden. „Im innerstädtischen Bereich werden wir batterieelektrische Fahrzeuge sehen“, sagt Manfred Fischedick, Vizechef am Wuppertal Institut. „Bei längeren Distanzen und eventuell auch größeren Fahrzeugen haben aus heutiger Sicht Brennstoffzellen-Fahrzeuge jedoch einen Vorteil.“

Wasserstoff-Autos bisher nur in Kleinserie

Bislang werden allerdings nur wenige Wasserstoff-Autos in Serie gebaut. Das Hauptproblem: die hohen Kosten. Dabei haben H2-Fahrzeuge gegenüber Batterie-Fahrzeugen den großen Vorteil, dass sie sich genauso schnell aufladen lassen wie Benziner und mit 500 bis 600 Kilometern auf ähnliche Reichweiten kommen. Vorreiter sind die asiatischen Hersteller Toyota, Hyundai und Honda. Toyota hat bisher weltweit 2840 Stück von seiner Brennstoffzellen-Limousine Mirai verkauft. Der stolze Preis: 78.500 Euro. Das populärste Wasserstoff-Fahrzeug in Deutschland ist jedoch der Hyundai ix35 Fuel Cell, er kostet rund 65.500 Euro. Von  2018 an wollen die Koreaner mit dem FE Fuel Cell Concept noch einen draufsetzen: Das Serienmodell der vierten Wasserstoff-Generation soll dank technischer Verbesserungen auf eine Reichweite von 800 Kilometern kommen. Zudem hat Honda angekündigt, 2017 seine Brennstoffzellen-Limousine Clarity auch in Deutschland auf den Markt zu bringen.

In der Branche wird sogar spekuliert, dass der US-Technologiekonzern Apple eines Tages ein Wasserstoff-Auto herausbringen könnte. Schließlich streckt Apple...

Den vollständigen Text und weitere Extras zum Thema Wasserstoff finden Sie in der aktuellen Ausgabe von bizz energy, bestellbar bei unserem Aboservice unter bizzenergy@pressup.de oder als E-Paper unter ikiosk.de/shop/epaper/bizz-energy.html

Jana Kugoth, Jutta Maier
Keywords:
grüner Wasserstoff | Elektrolyse | Brennstoffzellen | Ökostrom | Mobilität
Ressorts:
Technology | Markets

Kommentare

Brennstoffzellen-Antrieb mit Wasserstoff ist nur eine der Alternativen zu fossilem Dieselkrafstoff und Oberleitung.
PtL-Kraftstoffe und PtG-Methan verbrennen rußfrei, sind klimafreundlich und in konventionellen Verbrennungsmotoren einsetzbar.
http://www.faz.net/aktuell/technik-motor/umwelt-technik/johanna-wankas-a...
https://www.pressetext.com/news/20170126016

das ist ein reales und wichtiges Thema

Batterie ist von der Umweltbilanz m.E. keine Konkurrenz sondern nur Übergangstechnologie.

Mit keinem Wort werden in dem ewig langen Artikel Zahlen für die hohen Umwandlungsverluste von Strom in Wasserstoff und zurück in Strom genannt, die dazu führen, dass ein Wasserstoffauto pro verbratener kWh nur 1/3 bis 1/4 soweit kommt wie ein Elektroauto. Also: Weitere Wasserstoffforschung: durchaus. Großtechnischer Einsatz: Schade um den kostbaren Strom.

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