Gas geben mit Strom

Wasserstoff als Speichermedium

Für die Elektrizitätswirtschaft ist das Elektroauto das Geschäftsmodell der Zukunft, aber um wirklich von fossilen Energieträgern wegzukommen, wird der elektrische Strom alleine nicht ausreichen. Strom benötigt Wasserstoff sogar als universelles Speichermedium.

Wasserstoff als Speichermedium

Wenn man die Klimaerwärmung unter zwei Grad halten will, erscheint ein Komplettausstieg aus der fossilen Energie notwendig, zumindest jedenfalls die Reduktion der Treibhausgase bis 2030 um 40 Prozent und bis 2050 um 80 Prozent. Die Umstellung des Verkehrs von Verbrennungsmotoren auf batterieelektrische Autos allein wird dafür nicht ausreichen. Denn wie allgemein bekannt ist, wird der elektrische Strom ja vielerorts ebenfalls aus fossilen Quellen generiert.

Derzeit basiert das gesamte Energie- und Mobilitätssystem zu zwei Dritteln auf fossilen Energieträgern. Sonnen- und Windkraft bieten mit Abstand das größte realisierbare Potenzial, die fossilen Energieträger zu ersetzen. Das Schlüsselmedium heißt elektrischer Strom. Aber den kann man nur schwer speichern. Und Wind und Sonne sind zuweilen widerspenstige Gesellen, wehen oder scheinen oft dann, wenn wir sie gar nicht brauchen und umgekehrt.

Eine rasche Abkehr von Kohle, Erdöl und Erdgas zieht nicht nur im Verkehr gravierende Veränderungen nach sich, sondern in der ganzen Wirtschaft. Dass die Elektrizitätswirtschaft einen enormen Wachstumsmarkt vor sich sieht, ist klar, aber was machen all jene, die bisher damit beschäftigt waren, uns mit fossiler Energie zu versorgen? Auch von dieser Seite gibt es einen plausiblen Lösungsansatz: Bisher haben wir Kohlenwasserstoffe verbrannt, wir brauchen nur die Kohlen wegzulassen und haben die Antwort: Wasserstoff.

Wasserstoff: Im Handling heikel

Wasserstoff ist im Handling nicht ganz so einfach wie Kohlenwasserstoffe, aber er kann die gleichen Industriezweige beschäftigen. Einfach gesagt: Es geht um chemische und physikalische Prozesse, die in ähnlichen Anlagen wie in -einer Raffinerie ablaufen, mit Verdichtern, Behältern, Rohrleitungen, Wärmezufuhr, Wärmeabfuhr und so fort.

Ausgehend davon, dass schon von vornherein nicht alle Aufgaben der Energiebereitstellung von einem Tag auf den anderen vom Strom übernommen werden können, ergibt sich auch von dieser Seite der fast banale Schluss: Wenn man Kohlenstoff nicht mehr verbrennen darf, bleibt nur mehr Wasserstoff übrig.

Wasserstoff als Speichermedium
Links ein Versuchsträger von Magna und zwei weiter Wasserstoffautos, die sich schon Serienfahrzeug nennen dürfen: Hyundai iX 35 und Toyota Mirai. Im Hintergrund die Wasserstofftankstelle am Hycenta, dem Wasserstoff-Forschungszentraum an der TU Graz.

Es ist möglich, die zwei Drittel der benötigten Energie, die derzeit aus fossilen Quellen kommen, aus Solar- und Windkraft zu generieren, es ist aber sehr schwierig, sie zu speichern und zu verteilen. Nach dem derzeitigen Stand der Technik müssen immer wieder Gas- und Kohlekraftwerke kurzfristig hochgefahren werden, wenn gerade viel Energie gebraucht wird, aber die Sonne nicht scheint oder kein Wind weht. Pumpspeicherwerke, wie wir sie in Österreich haben, stellen da nur eine kleine Abhilfe dar. Wenn man nun durch Elektrolyse Wasserstoff herstellt, bekommt man einen sehr universellen gasförmigen Energieträger, der gut transportiert und aufbewahrt werden kann, in Leitungen und Behältern, chemisch gebunden, unter Hochdruck oder tiefgekühlt.

Das gilt nicht nur für den Verkehrsbereich, auch in der Industrie eignet sich Wasserstoff sehr gut als Ersatz für fossile Oxidations- und Reduktionsmittel, wie etwa in der Stahlindustrie, wo er bei der Eisenerzeugung im Hochofen den Koks ersetzen kann. Immerhin ist alleine die Voestalpine mit ihrem hohen Koksverbrauch für zehn Prozent des heimischen Kohlendioxid-ausstoßes verantwortlich.

Wasserstoff und Ottomotor: Keine Chance

Der Einsatz des Wasserstoffs im Auto wurde ja anfangs ausgiebig am Verbrennungsmotor erprobt, BMW war schon auf dem Sprung in die Serie, scheiterte aber am nicht vorhandenen Tankstellennetz und an einem prinzipiellen Handicap: Wasserstoff sollte man nicht einfach verbrennen, er funktioniert im Rahmen der Elektromobilität nämlich besser. Oxidiert man den Wasserstoff in der Brennstoffzelle zu Wasser, entsteht dabei Strom, der einen Elektromotor treibt. Dieser Prozess weist einen deutlich besseren Wirkungsgrad auf als bei der Verbrennung im Motor.

Wasserstoff als Speichermedium
Das einzige Abgas des Brennstoffzellenfahrzeugs ist reiner Wasserdampf. Ein Teil davon kann allerdings schon am Fahrzeug kondensieren und wird während der Fahrt kontrolliert abgelassen, macht also Lacki. Hier das Beispiel Toyota Mirai.

Strom und Wasserstoff kann man also als Energieträger der Zukunft bezeichnen, und es ist gar nicht die Frage, welcher sich durchsetzen wird, es ist eher so, dass die beiden einander sehr gut ergänzen. Auf das Auto bezogen, sind die grundsätzlichen Überlegungen relativ klar, die Grenzen der Sinnhaftigkeit allerdings noch ziemlich offen. Sollen große Lasten mit hohen Geschwindigkeiten über weite Strecken transportiert werden, ist die batterieelektrische Variante schnell überfordert. Die Hardware ist sehr schwer und das Energie-Tanken zeitaufwendig. Da empfiehlt sich dann die Brennstoffzelle. Übrigens: Der Tankstutzen für Wasserstoff ist bereits weltweit -einheitlich genormt.

Rudolf Skarics

Fotos: laggers.at

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