Das blaue Versprechen

Die Wasserstoff-Lobby gibt weiterhin Gas

Noch vor ein paar Jahren, war nicht klar, welche Alternative zu Benzin- und Dieselautos das Rennen machen würde. Während nun das Elektromobil die Nase vorn hat, galt damals auch das Wasserstoffauto noch als vielversprechender Kandidat. Und selbst heute fordern Lobbyisten, der Staat solle gefälligst die Wasserstoff-Infrastruktur fördern. Ob das überhaupt sinnvoll ist, hängt stark davon ab, wofür der Wasserstoff verwendet wird. Und vor allem davon, wie dieser hergestellt wird.

Wenn die Sonne scheint, produzieren Photovoltaikanlagen viel Solarstrom, bei starkem Wind liefern Windturbinen mehr Elektrizität als im Moment benötigt wird. Nun muss man entweder die Solaranlagen und Windfarmen abschalten oder den Strom speichern. Als Alternative zu riesigen Batterien, existiert die Möglichkeit, den Strom in andere Energieträger umzuwandeln. Ein solcher Energieträger ist Wasserstoff: Aus dem überschüssigen Strom lässt sich durch Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten.

2 H₂O -> 2 H₂ + O₂

Den Wasserstoff könnte man dann mit Tanklastwagen oder durch Rohrleitungen an andere Ecken der Welt transportieren. An Ort und Stelle kann der Wasserstoff dann getankt und bei Bedarf in einer Brennstoffzelle wieder zu Strom „umgewandelt“ werden. Damit lässt sich ein Elektromotor antreiben, zum Beispiel in einem Transportmittel, sei dies ein Auto, ein Lastwagen, ein Schiff oder ein Zug.

Nachteil: Energieverlust
Das alles tönt vielversprechend. Die Idee mit dem Energiespeicher Wasserstoff hat aber leider auch ein paar Nachteile. Der schlechte Wirkungsgrad ist wohl der gewichtigste. Denn ein grosser Teil der Energie geht verloren: Bei der Herstellung des Wasserstoffs (Elektrolyse), bei Transport und Lagerung sowie bei der Umwandlung zurück in elektrischen Strom, mit dem dann ein Motor ein Auto antreibt.

Wasserstoff-Fans rechnen zwar mit anderen Zahlen als Kritiker, dennoch dürften im optimalen Fall rund zwei Drittel der Energie verloren sein, im pessimistischeren Fall sogar rund drei Viertel. Zwar schneidet ein Benzin-Fahrzeug noch schlechter ab, aber im Vergleich dazu ist ein Elektroauto, dass direkt am Netz geladen wird, ein wahres Effizienz-Wunder: nur gerade ein Viertel der Energie verpufft hier als Abwärme.

Ein weiteres Problem: Es gibt es derzeit noch wenig sogenannt grünen Wasserstoff – also solchen, der mittels Elektrolyse aus erneuerbarem Strom gewonnen wurde. Nicht ganz zu Unrecht wird er daher als Champagner unter den Energieträgern bezeichnet. Der grösste Teil des Wasserstoffs wird heute aus fossilen Energieträgern wie Erdgas (bzw. dessen Hauptbestandteil Methan) gewonnen. Dieser Prozess wird Dampfreformierung genannt und ist alles andere als klimafreundlich. Denn dabei wird CO₂ (Kohlenstoffdioxid) in die Atmosphäre entlassen. Der Wasserstoff aus diesen Quellen wird als grauer Wasserstoff bezeichnet.

CH₄ + 2 H₂O -> CO₂ + 4 H₂

Grünes Mäntelchen für Erdgas-Verschwendung
Und solchen Wasserstoff herzustellen, ist das Ziel der Importeure fossiler Energieträger. Denn somit könnten sie noch über Jahre und Jahrzehnte ihr bisheriges Produkt verkaufen. Ihren Plan verpacken sie in ein grünes Versprechen. Sie prognostizieren, dass wir in ein paar Jahren sehr viel grünen Wasserstoff herstellen und damit einen umweltfreundlichen Energieträger zur Verfügung haben. In der Zwischenzeit aber käme halt noch „kurz“ der umweltbelastende Wasserstoff aus fossiler Herkunft zum Zug.

Ein dreister Plan ist das, weil er jeglichen Bestrebungen zur raschen Senkung von Treibhausgas-Emissionen komplett widerspricht. Er ist dermassen unverfroren, dass er selbst der Lobby fossiler Energie unheimlich wurde. Daher hat sie sich etwas neues einfallen lassen, damit auch in Zukunft Erdgas gefördert und verkauft wird: den blauen Wasserstoff.

Neues Gas in alten Rohren
Vom grauen unterscheidet er sich dadurch, dass das CO₂, das bei seiner Herstellung entsteht, abgeschieden und gelagert werden soll. Diese Technologie wird CCS (Carbon Capture & Storage) genannt. Zwar existieren bereits einige Test- und Pilotanlagen, aber nur sehr wenige funktionsfähige CO₂-Abscheider in grösserem Massstab. Solche in Anlagen, die den blauen Wasserstoff herstellen, gibt es zurzeit ganze zwei weltweit.

Und keine der Anlagen hält das Versprechen, CO₂-armen Wasserstoff zu produzieren. Dies zeigt die Berechnung von Robert W. Howarth und Mark Z. Jacobson. Die beiden US-Professoren für Umweltwissenschaften bzw. Bau- und Umwelt-Ingenieurwesen, stellen dem blauen Wasserstoff kein gutes Zeugnis aus. Er sei beinahe so umweltschädlich wie der graue Wasserstoff. Wenn zum Heizen verwendet, sei er sogar wesentlich schädlicher als Erdgas oder Diesel.

Grund dafür ist, dass bei der Produktion von blauem Wasserstoff einerseits nicht alles CO₂ eingefangen wird und andererseits viel Methan, ein potentes Treibhausgas, entweicht. Selbst wenn die heute bestehenden Anlagen verbessert und für das CCS erneuerbare Energien verwendet würden, wäre der blaue Wasserstoff immer noch meilenweit davon entfernt, klimafreundlich zu sein. Bis auf weiteres ist nur grüner Wasserstoff einigermassen grün.

Energie ist knapp, deren Verschwendung töricht
Und dieser grüne Wasserstoff ist knapp, weil es eben nicht allzu grosse Mengen überschüssigen Stroms gibt. Zudem lässt sich der grüne Wasserstoff effizienter einsetzten als in den Brennstoffzellen von Autos. Dort ist wie erwähnt der rein elektrische Antrieb sinnvoller. Auch müsste man sich nicht zwingend neue Anwendungen ausdenken. Es gibt genug bestehende, wo grüner Wasserstoff den grauen ersetzen könnte.

So dient Wasserstoff als wichtiger Ausgangsstoff für viele chemische Synthesen. Zum Beispiel wird mittels dem sogenannten Haber-Bosch-Verfahren aus Luft-Stickstoff und Wasserstoff Ammoniak hergestellt. Daraus wird vor allem Dünger für die Landwirtschaft synthetisiert. Zwar ist der Einsatz von solchem Stickstoffdünger zum Teil umstritten und manchmal sogar unnötig, dennoch bildet dieser vielerorts die Grundlage zur Nahrungsmittelproduktion.

N₂ + 3 H₂ -> 2 NH₃

Zuviel Dünger schadet dem Klima
Jährlich werden rund 150 Millionen Tonnen Ammoniak hergestellt, dies unter Einsatz riesiger Mengen Energie. Der bei der Ammoniakproduktion eingesetzte Wasserstoff ist heute in aller Regel grau und damit klimaschädlich. Kommt hinzu, dass bei übermässigem Düngereinsatz Bodenbakterien aus dem Stickstoffdünger Lachgas N₂O produzieren. Dieses ist ein extrem potentes Treibhausgas, fast 300-mal klimaschädlicher als CO₂.
Weniger Düngerproduktion, die verbleibende mit weniger Treibhausgas-Emissionen und umsichtiger Düngereinsatz wären folglich wichtige Schritte, zur Senkung von Treibhausgas-Emissionen.

Ein weiteres zukünftiges Einsatzgebiet von Wasserstoff die Stahlproduktion. Hier wird an verschiedenen neuartigen Konzepten geforscht. Sie stellen eine vielversprechende Anwendung von Wasserstoff dar. Die energieintensive Stahlproduktion könnte sparsamer werden und der CO₂-Ausstoss würde deutlich reduziert.

Umweltfreundliches Fliegen in weiter Ferne
Wasserstoff ist zudem Grundlage für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe. Diese werden auch E-Fuels genannt und könnten zum Beispiel in Flugzeugen eingesetzt werden. Eine erste Anlage, die vor kurzem im Norddeutschen Werlte eingeweiht wurde, produziert langkettige Kohlenwasserstoffe, die Grundlage für solches E-Kerosin. Allerdings nur in sehr bescheidenen Mengen: Das Rohkerosin, das dort in einer Woche produziert wird, reicht gerade mal für einen Kurzstreckenflug.

Dazu kommt, dass sehr viel Energie in die Produktion von E-Fuels gesteckt werden muss. Diejenige für die Produktion von Wasserstoff plus weitere, um daraus mit CO₂ in mehreren Schritten langkettige Kohlenwasserstoffe zu bilden. Der Wirkungsgrad solcher Anlagen dürfte also nochmals einiges kleiner sein, als er schon bei Wasserstoff ist. Die Produktion von E-Kerosin als Energie-Verschwendung zu bezeichnen, ist somit gar nicht so falsch.

Ineffizienz können wir uns aber nur in den seltensten Fällen leisten. Das müssen die Entscheidungsträger aus Wirtschaft und Politik stets im Auge behalten, wenn sie die Energie-Weichen für die Zukunft stellen. Wasserstoff wird zwar eine Rolle spielen, jedoch der grüne und hoffentlich nicht der von der Erdgas-Lobby hochgelobte blaue.

Im Netz
Avenergy, der Lobbyverband der Schweizer Erdölimporteure, berichtet u.a. auf ihrer Seite klimagerecht mit PR-Artikeln stets wohlwollend über Wasserstoff und negativ über Elektromobilität oder Wärmepumpen.

Die beiden Artikel von Correctiv und LobbyControl über Wasserstoff-Lobbyismus schildern in erster Linie die Situation in Deutschland und der EU.

Wasserstoff: Wo der Einsatz sinnvoll ist – und wo eher nicht Manager Magazin (manager-magazin.de)

20.4406 | Grüne Wasserstoffstrategie für die Schweiz | Geschäft | Das Schweizer Parlament

Klimaneutralität: Wie Namibia uns hilft, klimaneutral zu werden Süddeutsche Zeitung (sueddeutsche.de)

Blauer Wasserstoff im Auto: Klimaschädlicher als jeder Diesel (wiwo.de)

How green is blue hydrogen? – Howarth – 2021 – Energy Science & Engineering Wiley Online Library

Unearthed today: Why oil companies want you to love hydrogen Unearthed (greenpeace.org)

Subventionen für Wasserstoff bei Podiumsdiskussion umstritten energate messenger Schweiz (energate-messenger.ch)

Der Öko-Hochofen – Wissen – SZ.de Süddeutsche Zeitung (sueddeutsche.de)

Klimaschutz und Landwirtschaft – Welche Vorteile bietet der Ökolandbau? oekolandbau.de

Mit Lebensmittelabfällen zu «grünem Kerosin» (wirtschaftsticker.com)

E-Fuels: Eine trügerische Hoffnung Zeit Online