Wasserstoff in der Energiewende
Grüner Wasserstoff
Nur grüner Wasserstoff ist klimaneutral.
Wird durch überschüssige erneuerbare Energien (Wind- und Solarenergie) hergestellt.
Bei der Herstellung von grünem Wasserstoff entstehen Verluste von etwa 30 %.
Blauer Wasserstoff
Wird aus Erdgas hergestellt.
Das bei der Herstellung des Wasserstoffs entstehende CO2 wird aufgefangen und anschließend unter der Erde dauerhaft gespeichert (CCS-Verfahren).
Technisch bedingt können allerdings nur 60 bis 90% des entstehenden CO2 aufgefangen werden, der Rest entweicht in der Atmosphäre.
Bei der Erdgasförderung und beim Transport entweicht wie bisher etwas Methan (Methanschlupf).
Durch Methanschlupf und dadurch, dass ein Teil des CO2 entweicht, ist blauer Wasserstoff nicht klimaneutral sondern treibt die Klimaerwärmung an.
Grauer Wasserstoff
Das ist der Wasserstoff, der heutzutage verfügbar ist.
Die Herstellung geschieht wie beim blauen Wasserstoff, aber ohne Auffangen des CO2.
Das entstehende CO2 entweicht also in die Atmosphäre.
Dadurch trägt grauer Wasserstoff insgesamt betrachtet eher mehr zur Klimaerwärmung bei als Erdgas.
Transport von Wasserstoff
Wasserstoff wird erst bei -252 °C flüssig.
Bei einem Transport per Schiff würde der Wasserstoff unterwegs großenteils verdampfen.
Deshalb muss Wasserstoff zunächst in Methan oder Ammoniak umgewandelt werden, um diesen dann per Schiff zu transportieren. Durch die Umwandlung entstehen weitere Verluste.
Bei Transport per Pipeline brauchen diese eine spezielle Legierung, da Wasserstoff den Stahl porös macht.
Da Wasserstoff bei gleichem Druck erheblich weniger Energie enthält als Erdgas, brauchen Pipelines einen größeren Querschnitt, um die gleiche Energiemenge zu transportieren.
Klimawirkung von Wasserstoff
Wenn Wasserstoff in die Atmosphäre gelangt, trägt es ebenfalls zur Klimaerwärmung bei. Durch eine indirekte Wirkung ist Wasserstoff etwa 4 bis 11 mal so klimaschädlich wie CO2.
Die indirekte Wirkung funktioniert folgendermaßen: In der Atmosphäre reagiert Wasserstoff mit Hydroxylradikalen (OH-Molekülen), die damit nicht mehr für die Umwandlung von Methan in CO2 zur Verfügung stehen. Dadurch wird weniger Methan in der Atmosphäre abgebaut.
Deshalb sollte unbedingt vermieden werden, dass Wasserstoff in die Atmosphäre gelangt. Allerdings ist Wasserstoff sehr flüchtig, so dass immer Wasserstoff entweicht.
Wofür ist Wasserstoff unbedingt notwendig?
Wir brauchen Wasserstoff für die Stahlindustrie, wo es Kohle ersetzt.
In der chemischen Industrie müssen mit Hilfe des Wasserstoffs Grundstoffe wie Ammoniak oder Methanol erzeugt werden.
Wasserstoff ist die Basis von synthetischen Kraftstoffen, z. B. E-Fuels für Flugzeuge, Schiffsverkehr oder ggfs. Schwerlastverkehr.
Wasserstoff kann in Salzkavernen gespeichert werden, um es zu Zeiten, wenn zu wenig erneuerbare Energien zur Verfügung stehen, wieder in elektrischen Strom zu wandeln.
Weitere Einsatzbereiche von Wasserstoff
Wasserstoff sollte nur dort verwendet werden, wo es nicht durch direkte Stromnutzung ersetzt werden kann, siehe oben.
Batterieelektrische Fahrzeuge sind wesentlich effizienter (Wirkungsgrad ca. 70%) als Fahrzeuge mit Wasserstoff (Wirkungsgrad ca. 15%).
Gebäudeheizungen sind aus technischen Gründen und aus Kostengründen ineffizient, siehe unten.
Heizen mit Wasserstoff
Es sprechen sehr viele Gründe dagegen, dass Wasserstoff für Gebäudeheizungen verwendet wird. Die meisten wissenschaftlichen Studien kommen zu dem Ergebnis, dass Wasserstoff nur in sehr wenigen Spezialfällen für Gebäudeheizungen sinnvoll ist. Gründe dafür sind:
- Es wird nicht genügend grüner Wasserstoff zur Verfügung stehen
- Kosten für grünen Wasserstoff
- Von der ursprünglichen erneuerbaren Energie kann bei der Wasserstoffheizung nur weniger als 70 % verwendet werden. Eine Stromdirektheizung hingegen könnte annähernd 100 % der elektrischen Energie verwenden. Eine Wärmepumpe macht demgegenüber aus 100 kWh elektrischen Strom etwa 300 kWh Wärme, also etwa das 3fache.
- Dem heutigem Erdgas kann nur wenig Wasserstoff beigemischt werden. Deshalb müsste eine Umstellung aller Heizgeräte auf Wasserstoff im gesamten Netzgebiet zur gleichen Zeit erfolgen.
Referenzen
Wasserstoff in der Energiewende
Ausbau der Erdgas-Infrastruktur - Brückentechnologie oder Gefahr für die Energiewende?
Schnelle Verbreitung der Wärmepumpe