Gastbeitrag: Wasserstoff und die Klimawende

Wasserstoff, im Periodensystem als H gekennzeichnet, ist das kleinste und meistverbreitetste Element unseres Universums. Auf unserer Erde kommt es jedoch nicht in seiner natürlichen Form vor. Es ist eingebunden – zum Beispiel in Wasser. Um es dort herauszubekommen, wird normalerweise eine Elektrolyse durchgeführt. Sie spaltet Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff.

Mittlerweile gibt es jedoch auch immer mehr innovative Möglichkeiten, um Wasserstoff zu gewinnen. Erst letztes Jahr gaben Forscher der FH Münster beispielsweise bekannt, dass sie an einer Methode arbeiten, mit der Wasserstoff aus Bier-Abwasser gewonnen werden kann.

Wasserstoff gilt als eine der zentralen Säulen, der Energiekrise entgegenzuwirken. Er ist aber auch ein wichtiger Grundstein für die Verkehrswende.

Wasserstoff-Auto: Die Idee ist gar nicht so neu

Doch was hat Wasserstoff mit Mobilität zu tun? Im Grunde ist es keineswegs eine neue Idee, das Gas einzusetzen, um von A nach B zu gelangen. Bereits in den 2000ern gab es die ersten Wasserstoff-Autos, die mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren ausgestattet waren. Die Kritik an ihnen konzentrierte sich vor allem auf die Technologie zur Lagerung und Handhabung des Wasserstoffs. Die herkömmliche Methode der Wasserstoff-Lagerung bei hohem Druck in Tanks führte zu Sicherheitsbedenken, da bei einem Unfall oder einer Beschädigung des Tanks der austretende Wasserstoff explodieren oder brennen konnte. Zudem waren die Tanks aufgrund der hohen Anforderungen an Druckfestigkeit und Dichtigkeit teuer und schwer.

Im Vergleich zu den Anfängen der Wasserstoff-Technologie hat sich in den letzten Jahren viel verbessert. Ein wichtiger Fortschritt war die Weiterentwicklung der Tanktechnologie, welche heute robuster und effizienter ist. Auch die Brennstoff-zellen-Technologie hat Fortschritte gemacht, was zu höheren Wirkungsgraden und einer längeren Lebensdauer der Brennstoffzellen führt. Besonders im Bereich der Wasserstoff-Nutzfahrzeuge ist ein großer Mehrwert durch die Kombination von hoher Reichweite und besserer Zuladung gegeben.

Und wie fährt ein Wasserstoff-Fahrzeug? Vereinfacht gesagt reagiert Wasserstoff, der sich in der Brennstoffzelle des jeweiligen Fahrzeugs befindet, mit Luft und erzeugt so den Strom für den Elektromotor. Aus dem Auspuff eines solchen Gefährts kommt lediglich etwas Wasserdampf heraus. Mit Wasserstoff fahrende Autos, Busse sowie Lastkraftwagen fahren also lokal emissionsfrei.

Das ist einer der Gründe, warum Wasserstoff als Treibstoff der Zukunft gilt. Schließlich verursachte der Verkehrssektor laut Umweltbundesamt allein im Jahr 2020 rund 20 Prozent der gesamten Treibhausgase in Deutschland. Alternativen für einen emissionsfreien Verkehr müssen sich deshalb schnellstmöglich etablieren.

Damit Wasserstoff-Fahrzeuge jedoch nicht nur lokal ohne Emissionen fahren, müssen sie mit grünem Wasserstoff betankt werden. Im Fall von grünem Wasserstoff kommt die Energie für die Elektrolyse aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Sonnenkraft.

Die Wasserstoff-Infrastruktur spielt eine entscheidende Rolle bei der Förderung von Wasserstoff als alternativer Energiequelle im Verkehrssektor. Sie muss in der Lage sein, Wasserstoff sicher zu produzieren, zu lagern und zu transportieren sowie eine allumfassende Versorgung von Wasserstoff Tankstellen sicherzustellen.

Wasserstoff Tankstellen sind rar, aber das Netz ist gut ausgebaut

Momentan sind Wasserstoff Tankstellen flächendeckend rar. Dabei steht Deutschland bei der Entwicklung der Tankstellen relativ gut da, denn von den 254 Wasserstoff Tankstellen in Europa stehen 105 in Deutschland (Stand: 1. Januar 2023). Bei einer solchen Tankstelle wird Wasserstoff in einem Hochtank gelagert. In dem daran anschließenden Verdichter wird das Volumen des Wasserstoffs komprimiert. Beim Tanken erwärmt sich der Wasserstoff. Damit dadurch keine Elemente des Wasserstofftanks beschädigt werden, sorgt eine Kühlanlage für Wasserstoff-Temperaturen von -40 Grad Celsius.

Bis 2023 sollen 300 weitere Wasserstoff Tankstellen errichtet werden, um eine umfangreiche Versorgung zu gewährleisten. Auch in anderen Ländern wird an der Infrastruktur gearbeitet: So hat beispielsweise Japan bereits ein dichtes Netz an Wasserstoff Tankstellen. Insgesamt steuern wir langsam, aber stetig auf eine bessere Wasserstoff-Infrastruktur zu. Eine flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff ist jedoch noch nicht gegeben und es bedarf weiterer Anstrengungen und Investitionen, um die Wasserstoff-Technologie als Alternative zu fossilen Brennstoffen zu etablieren.

Erst kürzlich hat die Europäische Kommission einen neuen Entwurf vorgelegt: Der sogenannte delegierte Rechtsakt legt Kriterien fest, wie grüner Wasserstoff erzeugt werden muss. Dabei dient die EU-Richtlinie zu erneuerbaren Energien im Verkehrsbereich, kurz RED II, als Grundlage. Doch was bedeutet das? Vereinfacht gesagt: Grüner Wasserstoff muss auch grüne Energie mit sich bringen. So lösen Projekte für emissionsfreie Mobilität die eigenen Probleme des Sektors.

Wasserstoff-Verbrauch lässt sich genau kalkulieren

Im Falle von wasserstoffbasierten öffentlichen Verkehrsmitteln wie Bussen kann genauestens kalkuliert werden, wie viel Wasserstoff benötigt wird. Das führt nicht nur zu einer besseren Planung, sondern auch Ressourcennutzung und ist so ein wichtiger Faktor, um eine wirtschaftliche und effiziente Nutzung von Wasserstoff in der Mobilität zu gewährleisten.

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Verwendung von Wasserstoff in der Mobilität ist die Tatsache, dass es sich hierbei um ein lokales Thema handelt. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die oft über weite Strecken transportiert werden müssen, kann Wasserstoff vor Ort produziert und genutzt werden. Dies bedeutet nicht nur eine höhere Unabhängigkeit von Importen, sondern auch eine Stärkung der regionalen Wertschöpfungsketten.

Wenn es um die Etablierung einer effizienten Wasserstoff-Infrastruktur geht, muss es heißen: Besser schon jetzt als morgen – denn die Nachhaltigkeit von Mobilitätssektor und Co. darf nicht erst in Zukunft auf dem Radar stehen, wenn es eigentlich schon zu spät ist. Dass das Thema Wasserstoff-Infrastruktur derzeit heiß diskutiert wird, ist positiv zu bewerten. Jedoch muss es hier eine klare Trennung geben: Anstatt von einer allgemeinen Infrastruktur für alle Sektoren zu sprechen, sollten die verschiedenen Branchen selbst dafür sorgen, dass sie ihren Bedarf an nachhaltiger Energie und grünem Wasserstoff decken können. Insbesondere im Mobilitätssektor ist dieser im Vergleich zur Stahlindustrie wesentlich geringer, was auch mit Blick auf die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu berücksichtigen ist.

Zudem muss neben der Wasserstoff-Infrastruktur auch die Infrastruktur für weitere, zukunftsweisende Mobilitätslösungen ausgebaut werden. Für die Mobilität von morgen gibt es nämlich nicht die eine richtige Lösung. Diskussionen darum, ob beispielsweise Wasserstoff- oder etwa Elektromobilität besser ist, bringen uns nicht weiter. Schließlich müssen verschiedene Alternativen koexistieren, um den Verkehrssektor schnellstmöglich in die richtigen Bahnen zu lenken.