Wasserstoff als Schlüsselelement für die Energiewende

Um die Energiewende und den Klimaschutz auf Dauer mit Erfolg umzusetzen, sind Alternativen zu den omnipräsenten fossilen Energieträgern erforderlich. Dabei kann Wasserstoff als vielseitig einsetzbarer Energieträger eine maßgebliche Rolle einnehmen, wenn er klimafreundlich hergestellt wird. So lassen sich speziell in der Industrie und im Verkehr die CO2-Emissionen erheblich reduzieren, da in diesem Bereich die direkte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien nicht ausreichend ist.

Herkunft und Produktion von Wasserstoff

Bei Wasserstoff handelt es sich um ein Gas, welches auf der Erde in großen Mengen vorhanden ist. Jedoch kommt es fast immer in chemischen Verbindungen vor, unter anderem mit Wasser, Säuren und Kohlenwasserstoffen. Um Wasserstoff zu gewinnen, muss Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspaltet werden. Für das Abspalten des Moleküls ist aber sehr viel Energie notwendig.
Dafür kommt zum Beispiel elektrischer Strom zum Einsatz, dieser Prozess trägt die Bezeichnung Elektrolyse. Wenn dabei klimaneutrale Energieträger verwendet werden, sprechen die Experten von grünem Wasserstoff, welcher eine Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellt. Um sowohl die nationalen als auch globalen Klimaziele zu erreichen, gehören eine sichere Lagerung und ein zuverlässiger Transport zu den grundlegenden Voraussetzungen. Nur so lassen sich viele verschiedene Einsatzgebiete abdecken.

Anwendungsgebiete von Wasserstoff

Als Rohstoff ist Wasserstoff vor allem für die Industrie und als synthetischer Energieträger geeignet. Darüber hinaus lässt er sich als nachhaltiger Treibstoff für Brennstoffzellen benutzen. Auf diese Weise kann klimaneutral hergestellter Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen, um den Ausstoß von Karbon in bestimmten Industriebranchen zu reduzieren. Außerdem lässt sich die Mobilität emissionsfrei gestalten sowie Wärme nachhaltig erzeugen.
Zwar deckt Wasserstoff im Moment nur den Endenergiebedarf von etwa 2 % ab, dieser Wert wird in den kommenden Jahren voraussichtlich auf knapp 20 % anwachsen. Davon wird besonders der Verkehrssektor profitieren, um den Fern- und Schwerlastverkehr sowie die Schiff- und Luftfahrt anzutreiben. Obendrein kann Wasserstoff als Grundlage für weitere gasförmige und flüssige synthetische Energieträger dienen, beispielsweise als Basis für Chemikalien im Bereich der Chemieindustrie und der Raffinerien. Damit lassen sich ebenfalls die Emissionen bei den Fertigungsprozessen in der Stahlindustrie und Metallverarbeitung wesentlich minimieren.

Des Weiteren ist ein Einsatz bei der Erzeugung von Glas, Keramik und Zement sinnvoll, in Kombination mit Quellen aus Kohlenstoff. Gegenwärtig wird Wasserstoff bereits in den folgenden Industriezweigen benutzt:

• Fabrikation von Stickstoffdünger
• Raffinierung von Mineralöl
• Herstellung von synthetischen Kraftstoffen

Schwierigkeiten bei der Erzeugung von Wasserstoff

Um einen emissionsarmen und grünen Wasserstoff zu generieren, sind die Kosten noch relativ teuer. Überdies erfordert die Umstellung der Produktion auf wasserstoff-basierte Anlagen und Betriebe hohe Investitionen. Zwar gibt es heutzutage bereits eine große Nachfrage, allerdings lässt sich die angeforderte Menge an grünem Wasserstoff noch nicht kostengünstig realisieren. Der Wandel erfordert sowohl einen größeren Absatzmarkt als auch Kooperationen auf internationaler Ebene. Diese Faktoren lassen sich nicht so schnell verwirklichen, dafür sind einige Jahre angedacht.

Versorgung mit Wasserstoff erfolgreich umsetzen

Um eine zuverlässige Versorgung mit Wasserstoff zu garantieren, ist ein flächendeckendes Netz an Tankstellen und Leitungen erforderlich. Zusätzlich benötigen die Nutzer einen ausreichend großen Wasserstoffspeicher für die Lagerung. Wasserstoff stellt besonders beim Verkehr eine gute Alternative dar, da in bestimmten Bereichen batteriebetriebene Antriebslösungen aus einer technischen Sicht keinen Sinn machen. Deswegen wird dieser Sektor auch in der Zukunft auf die bisher eingesetzten Kraftstoffe angewiesen sein, welche entweder gasförmig als Wasserstoff oder flüssig als Benzin und Diesel daher kommen.
Dazu zeigen sich aktuell zahlreiche Probleme mit der Elektromobilität, welche sich dank der Fahrzeuge mit Brennstoffzellen minimieren lassen. Davon können die Busse und Züge im ÖPNV profitieren, ebenso wie die Lastkraftwagen im Straßenschwerlastverkehr. Bei der Logistik mit Gabelstaplern und Flurförderzeugen ist ebenfalls der Einsatz von Wasserstoff möglich.
Auf diese Weise lässt sich der Ausstoß von CO2 und anderen Luftschadstoffen enorm senken. Darüber hinaus zeigen die Brennstoffzellen bei den Personenkraftwagen ihre Vorteile, speziell beim Einsatz auf längeren Strecken, an denen die batteriebetriebenen Fahrzeuge gegenwärtig scheitern. Auf lange Sicht zeichnet sich auch im Luftverkehr und in der Schifffahrt eine größere Nachfrage nach CO2-freien Treibstoffen ab.

Potenzial von Wasserstoff für die Versorgung mit Energie

Im Moment lässt sich die Herstellung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien und frei von CO2 noch nicht ökonomisch umsetzen. Für das Vorantreiben der Entwicklung ist eine Reduzierung der Kosten notwendig. Dafür stellt der Bau von Erzeugungsanlagen auf einem industriellen Niveau die Grundlage dar.
Um einen wachsenden Absatzmarkt zu erreichen, muss die Herstellung von grünem Wasserstoff noch umfassender werden. Dazu sind Wasserstoffspeicher in einer entsprechenden Anzahl und Größe erforderlich. So verfügt die deutsche Industrie schon über tiefgehende Kenntnisse, was die Erzeugung und Weiterverarbeitung von Wasserstoff angeht. Trotzdem lässt sich der Bedarf an grünem Wasserstoff mit der gegenwärtigen Produktion auf nationaler Ebene noch nicht decken. Deswegen müssen in diesem Bereich weit reichende Investitionen getätigt werden.

Fazit

In der heutigen Zeit zeigt es sich deutlich, dass Wasserstoff als Schlüsselelement für die Energiewende dienen kann. Für eine Umstellung muss der Bedarf noch weiter erhöht sowie die Produktionsanlagen ganzheitlich modifiziert werden.