Der Baustein der Energiewende

Der Klimawandel schreitet voran! So haben Überschwemmungen und Erdrutsche, Stürme und Extremtemperaturen, Dürren und Waldbrände zwischen 1980 und 2016 immense Schäden verursacht. Der Umfang derartiger Ereignisse hat sich in dieser Zeit verdreifacht. Als wesentliche Ursache gelten klimatische Veränderungen besonders durch steigende CO2-Emissionen aus der Energieerzeugung u.a. für Industrie und Verkehr, Logistik und Wärme. Daher ist die Nutzung erneuerbarer Energien und gekoppelter Produkte wie Wasserstoff weiter auszubauen.

Der Bedarf lässt sich in Gänze nicht direkt mit erneuerbaren Energien wie Solar- und Windenergie decken, da die der Wind nicht immer bläst oder die Sonne nicht immer scheint. Für das Ziel einer vollständigen Energiewende könnte als Baustein für alle Sektoren CO²-frei erzeugter Wasserstoff als Energieträger dienen. Er lässt sich zudem in industriellen Prozessen einsetzen.

Hundertprozentige Stromversorgung

Ein weiterer Punkt was für eine Speicherung von elektrischer Energie von Windenergie- und Solaranlagen spricht, ist der nur schleppend vorankommende Stromnetzausbau. Durch fehlenden Netzausbau gibt es Phasen, in denen Windenergie- und Solaranlagen abgeschaltet sind. Die abgeschaltete elektrische Energiemenge ist so hoch, dass man wie im Jahr 2017 1,5 Millionen, Drei-Personen-Haushalte ein Jahr lang mit elektrischer Energie versorgen hätte können. Um diese elektrische Energie zu nutzen und nicht abzuschalten sowie allgemein die Volatilität von Windenergieanlagen, da der Wind nicht immer bläst auszugleichen, ist eine Speicherung von elektrischer Energie in anderen Medien notwendig. Durch die Kopplung von Windenergie- und Solaranlagen mit einer Speicherung wäre eine hundertprozentige elektrische Energieversorgung in naher Zukunft mit erneuerbarer Energie möglich.

Kein CO², nur Wasser

Elektrische Energie lässt sich nur indirekt speichern. Hierzu sind Speichermedien wie Akkus oder Wasserstoff notwendig. Elektrische Energie kann z.B. über die Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff gewandelt und gespeichert werden. Der Wasserstoff steht dann bei Bedarf zur Verfügung – für Zwecke der Mobilität oder für das Stromnetz zum Ausgleich von Schwankungen bei der Erzeugung von Strom aus Wind- und Solarenergie. Die Speicherung ist gegenüber der direkten Nutzung etwa von Windenergie zwar weniger effizient, weil das Speichern von elektrischer Energie wiederum Energie kostet. Aber entscheidend ist, dass im Hinblick auf die CO²-Bilanz die Speicherung und Nutzung erneuerbarer Energien etwa mittels Wasserstoff dem Einsatz fossiler Energieträger überlegen ist, da bei der Produktion des Energiespeichers Wasserstoff kein CO² entsteht. Denn wenn der Wasserstoff wieder z.B. für die Mobilität eingesetzt wird, entsteht lediglich Wasser. Da für die Produktion von Wasserstoff erneuerbare Energien in diesem Fall eingesetzt werden, spricht man auch von grünem Wasserstoff.

Vermehrter Einsatz senkt den Preis

Wasserstoffautos lassen sich schnell betanken, während E-Autos mit Akku lange Ladezeiten haben. Auch die Reichweite von Wasserstoffautos ist größer. Allerdings sind sie noch relativ teuer. Dennoch könnte der Sektor Mobilität als Hebel dienen, um die Nachfrage nach grünem Wasserstoff zu verstärken. Eine steigende Wasserstoffproduktion könnte dann dafür sorgen, dass der Preis für Wasserstoff sinkt. Fuhrparks könnten hier eine Pionierrolle einnehmen. Ein weiterer Anwendungsfall für den Wasserstoff ist die Wärmeversorgung. Man kann ihn einem Hauptbrennstoff – Erdgas – beimengen, und zwar bis zu einer Grenze von zwei, unter bestimmten Bedingungen bis zu 20 Prozent.

Ein Vortrag des Autors zu diesem Thema kann bei YouTube  [Haus der Wissenschaft (Wissen um 11)] ab 20. Februar online abgerufen werden.