: Wasserstoff: Kraftstoff der Zukunft?

20.02.2016 – Welchen Beitrag wird der Energieträger Wasserstoff zum Energie- und Verkehrssystem bis zum Jahr 2030 leisten und wie kann er überhaupt aus Erneuerbarem Strom generiert werden? Am Mittwoch stellten die Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ihre Studie „Kommerzialisierung der Wasserstofftechnologie in Baden-Württemberg“ vor. Sie haben darin potenzielle Einsatzbereiche, die benötigte Infrastruktur, die Koppelung von Strom- und Wasserstofferzeugung sowie die klimarelevanten und finanziellen Auswirkungen untersucht.

Grundsätzlich sei der Energieträger Wasserstoff zwar in allen Energiesektoren einsetzbar, eine erste Kommerzialisierung erwarten die Forscher dennoch zuallererst im Verkehrssektor. Dafür müssen zwei grundlegende Voraussetzungen geschaffen werden: Das Tankstellennetz muss weiter ausgebaut und die Brennstoffzellenfahrzeuge preislich attraktiver werden. Weitere Einflussfaktoren, wie beispielsweise die Betriebskosten, gesetzliche Rahmenbedingungen oder die Nutzerakzeptanz, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.

In der Studie wurden daher zwei unterschiedliche Szenarien entwickelt. In der konservativen Variante können sich die Brennstoffzellenfahrzeugen erst nach 2030 am Markt entwickeln, während im ambitionierten Szenario im Jahr 2030 bereits 140.000 brennstoffzellenbetriebene PKW, 6.600 LKW, bis zu 900 Stadtbusse und 50 Triebfahrzeuge auf den Straßen und Schienen Baden-Württembergs unterwegs sind.

Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien erzeugen

Bisher wird Wasserstoff vor allem aus Erdgas erzeugt. Mittels sogenannter Dampfreformierung entsteht dabei ein Synthesegas, welches aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff besteht. Um den Wasserstoffanteil zu steigern, kann der Kohlenmonoxid Anteil durch eine weitere Reaktion zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt werden. Außerdem wird Wasserstoff durch die Chemieindustrie bereitgestellt, wo er in einigen Prozessen als Nebenprodukt entsteht. Gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen würden Brennstoffzellenfahrzeuge, die mit aus Erdgas gewonnenem Wasserstoff betrieben werden, weniger CO2 ausstoßen. Dies begründen die Wissenschaftler mit dem effizienteren Antriebsstrang.

Die Forscher haben zudem analysiert, inwieweit mittels Elektrolyse der für diese Fahrzeuge benötigte Wasserstoff mit Windkraft- und Photovoltaikanlagen produziert werden kann. Sie gingen dabei von dem im Energie- und Klimaschutzkonzept für Baden-Württemberg angenommenen Ausbau der Erneuerbaren Energien aus. In diesem Bundesland sollen die Erneuerbaren im Jahr 2030 einen Anteil von 66 Prozent am jährlichen Strommix ausmachen. Die Simulation hat ergeben, dass bis 2030 in nur sehr wenigen Stunden ein Stromüberschuss durch Sonnen- und Windenergie erzeugt werden wird. Somit stehe auch nur relativ wenig günstiger Überschussstrom für die Wasserstoffproduktion mittels Elektrolyse zur Verfügung.

„Durch den weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien und eine Wasserstofferzeugung, die mit Elektrolyseuren und Wasserstoffspeichern zeitlich flexibel erfolgen kann, kommen wir dennoch dem Ziel von günstigem und grünem Wasserstoff näher“, erklärt Frieder Borggrefe vom DLR. Durch die Flexibilität bei der Wasserstoffherstellung könnte eine hohe positive Korrelation mit der Wind- und PV-Einspeisung erreicht und die Erneuerbaren Energien überproportional viel genutzt werden. Zudem spielt auch der Ausbau der Stromtrassen eine große Rolle für die Erzeugung von grünem Wasserstoff. So könnte mehr Windstrom aus dem Norden und mehr Sonnenstrom aus dem Süden für die Wasserstoffproduktion genutzt werden. Bis Wasserstoff tatsächlich als Kraftstoff der Zukunft verwendet werden kann, ist es noch ein weiter Weg. Insbesondere die Möglichkeit, den Kraftstoff durch Erneuerbare Energien erzeugen zu können, macht Wasserstoff jedoch zu einer interessanten Alternative zu herkömmlichen Brennstoffen. jk