Ist Wasserstoff die Energie der Zukunft?
Ist Wasserstoff die Energie der Zukunft?

Ist Wasserstoff die Energie der Zukunft?

Sauberer Wasserstoff: Nebelwand oder die Zukunft der Energie?

Der Wettlauf zur Wasserstoffwirtschaft ist eröffnet und im nächsten Jahrzehnt soll die Produktion billiger und die Speicherung und Nutzung einfacher werden. Doch nicht alle sind davon überzeugt, dass grüner Wasserstoff der Kraftstoff der Zukunft ist

Sauberer Wasserstoff wird als zukünftiger Kraftstoff der EU angepriesen und verspricht, bis 2030 eine Fülle von CO2-neutraler Energie zu liefern. Er wird Langstrecken-Frachtfahrzeuge, Flugzeuge, die Stahlproduktion und Haushaltsheizungen antreiben, sagen Befürworter. Doch Umweltschützer stehen diesen grünen Tugenden skeptisch gegenüber.

„Wir können die Klimakrise nicht bewältigen, indem wir die gleiche Menge an Energie verbrauchen und nur unterschiedliche Brennstoffe verbrennen. Energieeinsparungen, eine Änderung des Energieverbrauchs und die Elektrifizierung von möglichst viel Heizung, Verkehr und Industrie sollten im Mittelpunkt unserer Energiepläne stehen“, sagte Silvia Pastorelli, Klima- und Energieaktivistin bei Greenpeace.

Es gibt nur wenige Elektrolyseure, die Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten, und erneuerbarer Strom, der für den Betrieb benötigt wird, ist noch nicht ausreichend vorhanden. Die Europäische Kommission schätzt, dass zwischen 180 und 470 Milliarden Euro benötigt werden, bevor grüner Wasserstoff 13-14 % des EU-Energiemix im Jahr 2050 ausmachen kann.

Aber die Dinge bewegen sich schnell, und jeden Tag starten neue Wasserstoff-Demonstrationsprojekte. Die Länder erarbeiten Strategien zum Aufbau von Märkten für grünen Wasserstoff. Start-ups und Forscher arbeiten entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette.

Ein solches Start-up, Kubagen, zielt darauf ab, die Wasserstoffspeicherung zu verbessern, und sein Gründer und CEO David Antonelli ist sich sicher, dass Wasserstoff hier bleiben wird. „Ich höre jeden Tag neue Dinge, aber Windparks in Texas sind jetzt im Vergleich zu Diesel sehr kosteneffektiv und es wird erwartet, dass sie sich weiter verbessern.

Wir arbeiten auch mit Photovoltaikunternehmen zusammen, die in der gesamten EU grüne Wasserstoffanlagen installieren – vieles ändert sich sehr schnell“, sagte Antonelli.

Das Gras ist immer grüner

Die USA haben einen Plan auf den Weg gebracht, um die Kosten für 1 kg grünen Wasserstoff bis 2030 auf 1 US-Dollar zu senken, während Deutschland sich mit Australien und Namibia zusammenschließt, um globale Wasserstofflieferketten aufzubauen.

In den letzten 20 Jahren wurden fast 450 Demonstrationsprojekte für kohlenstoffarmen Wasserstoff angekündigt, und die Liste wird laut der Datenbank der Internationalen Energieagentur immer länger.

Technologien zur Herstellung von grünem Wasserstoff sind jedoch noch im Entstehen und der gesamte Prozess ist teuer. Heute kann grüner Wasserstoff nicht mit anderen Energiequellen oder mit grauem Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen konkurrieren.

In vielen nationalen Strategien ist ein Zwischenschritt vorgesehen, Methan zur Erzeugung von Wasserstoff zu nutzen, aber den Kohlenstoff einzufangen und so genannten blauen Wasserstoff zu produzieren. Dies wird als sauberere Alternative zu seinem grauen Gegenstück und als Möglichkeit zur Entwicklung von Anwendungen und zum Aufbau von Wasserstoffmärkten angesehen.

Während Kohlenstoffemissionen technisch aufgefangen werden, sagt eine aktuelle Studie von Wissenschaftlern der Universitäten Cornell und Stanford, dass blauer Wasserstoff bis zu 20 % schlechter für die Umwelt sein kann als die direkte Verbrennung von Methan. „

Die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, die bei der Herstellung dieses fossilen Wasserstoffs verwendet wird, ist extrem teuer und bisher in dem erforderlichen Umfang nicht erprobt“, sagte Pastorelli.

In der Industrie gibt es Meinungsverschiedenheiten. Im August kündigte Chris Jackson, Vorsitzender der UK Hydrogen and Fuel Cell Association, einer führenden Industriegruppe, einen Tag, bevor das Land seine Wasserstoffstrategie bekannt gab, und verwies auf Bedenken hinsichtlich der Abhängigkeit des Plans von blauem Wasserstoff, den er als „kostspielige Ablenkung“ bezeichnete. . Jackson, der CEO des Spezialisten für nachhaltige Energie von Protium ist, wurde erst Ende Juni in den Vorsitzenden gewählt.

Befürworter von blauem Wasserstoff sagen, dass dies nicht die langfristige Antwort ist, sondern eher ein Sprungbrett. Grüner Wasserstoff ist das Endziel, und die Rolle, die blauer Wasserstoff spielt, hängt stark von der Lieferfähigkeit der Industrie ab, sagte Jorgo Chatzimarkakis, CEO von Hydrogen Europe, dem größten Wasserstoffverband der EU. „

Wenn überhaupt, sollte blauer Wasserstoff nur in einer Übergangszeit eingesetzt werden, um andere Technologien wie in der Mobilität nutzbar zu machen. Es sollte jedoch eine hohe Dekarbonisierungsrate von 90 % verpflichtend sein.“

Altes Produkt, alte Probleme

Es ist nicht das erste Mal, dass Wasserstoff als Kraftstoff der Zukunft gefeiert wird. Er trieb 1806 den ersten Verbrennungsmotor an. 1970 wurde der Begriff Wasserstoffwirtschaft geprägt, nachdem ein Bericht des US-amerikanischen Akademikers Lawrence Jones den Wasserstoff-Hype im Land auslöste, der schließlich in den 1980er Jahren abebbte.

Heute wird Wasserstoff, der aus fossilen Brennstoffen ohne Abscheidung des Kohlenstoffs hergestellt wird, hauptsächlich in der Chemie- und Raffinerieindustrie verwendet. Es ist für 830 Millionen Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr verantwortlich, was den jährlichen Emissionen von Großbritannien und Indonesien zusammen entspricht.

Während grüner Wasserstoff diese Verschmutzung vermeiden wird, bleiben viele alte Probleme bestehen, vor allem, wie man ihn sicher speichert. Wasserstoff ist zwar weniger toxisch und leichter dispergierbar als Erdgas, weist jedoch einen breiten Bereich brennbarer Konzentrationen in der Luft und eine geringere Zündenergie als Benzin oder Erdgas auf, was bedeutet, dass er sich leichter entzünden kann.

Derzeit erfordert die Wasserstoffspeicherung einen extrem hohen Druck und ist daher für einen breiten Einsatz in Fahrzeugen zu teuer und ineffizient.

Kubagen arbeitet an neuartigen Basismetallverbindungen, die günstig und einfach zu synthetisieren sind, um Wasserstoff bei Raumtemperatur und moderaten Drücken speichern zu können. Das Unternehmen sagt, dass seine Materialien viermal mehr Wasserstoff auf der gleichen Fläche speichern können als aktuelle Systeme, und das zu 25 % der Kosten.

„Das bedeutet, dass wir die vierfache Reichweite zu geringeren Kosten als bei der derzeitigen 700-bar-Speicherung erreichen können, was die Tür zu Langstreckenfahrzeuganwendungen öffnet.

Unser Material ist also eindeutig ein Game Changer, insbesondere für Langstreckenfahrzeuge, bei denen Lithiumbatterien unpraktisch sind und aktuelle 700 bar den Anforderungen nicht genügen, d. h. der Tank auf einem LKW zu groß wäre, um praktikabel zu sein“, sagte Antonelli.

Trotz dieser Fortschritte bleiben grüne Gruppen skeptisch gegenüber dem Gesamtpotenzial von Wasserstoff und nennen es eine gefährliche Ablenkung von besseren Alternativen wie der direkten Elektrifizierung.

„Wasserstoff ist kein Allheilmittel und wird auch weiterhin ein knappes Gut bleiben, insbesondere erneuerbarer Wasserstoff. Da Wasserstoff keine primäre Energiequelle, sondern ein Träger ist, und wegen großer Umwandlungsverluste, ist erneuerbarer Wasserstoff weniger effizient als die direkte Elektrifizierung und der Umbau von Heizung und Verkehr, die Priorität bleiben sollten“, sagte Pastorelli.

„Erneuerbarer Wasserstoff sollte auf industrielle Prozesse ausgerichtet werden, bei denen eine Dekarbonisierung schwieriger zu erreichen ist, wie die Stahlproduktion.“

Klarheit führt zum Handeln

Die EU-Wasserstoffstrategie hat sie 2020 auf den Weg zu einer Wasserstoffwirtschaft gebracht. Seitdem koordiniert die Europäische Kommission Investitionen mit der Industrie über die Clean Hydrogen Alliance. Es gibt auch einen Rahmen, der grenzüberschreitende Wasserstoffprojekte mit Hilfe gelockerter Vorschriften für staatliche Beihilfen ermöglicht.

Die Kommission investiert seit 2008 gemeinsam mit der Industrie in Wasserstoff, als sie die erste öffentlich-private Partnerschaft für Wasserstoff ins Leben rief. Die neueste Version der Initiative, die sich nun vollständig auf die grüne Version des Gases konzentriert, soll in den kommenden Monaten starten, wenn die EU-Mitgliedstaaten der Partnerschaft zustimmen.

Die Industrie hat die Pläne der Kommission begrüßt, fordert jedoch klarere Marktregeln, um die Nachfrage anzukurbeln. „Der größte Engpass ist in erster Linie das Fehlen eines klaren und kohärenten Rechtsrahmens, der den Wasserstoffmarkt und infrastrukturbezogene Aspekte und Anreize regelt“, sagte Chatzimarkakis.

Sobald die Gesetzgebung vereinfacht und eine ausreichende Nachfrage generiert ist, kann die Wasserstoffproduktion erhöht werden, einschließlich der grünen Version des Gases, sagt Chatzimarkakis.

Bei ausreichender Nachfrage und erhöhter Produktionskapazität werden die Preise sinken, wodurch Wasserstoff mit den derzeit dominierenden, umweltbelastenden Energieformen wettbewerbsfähig wird. Diese Verschiebung hängt davon ab, dass die Kosten für erneuerbare Energien sinken und die CO2-Kosten steigen.

Die drei Bedingungen des richtigen Marktumfelds, unterstützende Politik und erhöhte Produktionskapazität können „die Wettbewerbsfähigkeit sicherstellen, und angesichts der aktuellen Erwartungen sollten die meisten Anwendungen bis 2030 mit ihren fossilen Alternativen kostenmäßig wettbewerbsfähig sein“, sagte Chatzimarkakis.

Globales Rennen

Das Vereinigte Königreich kündigte kürzlich Pläne an, Investitionen in Höhe von 4 Mrd. £ anzuziehen, um eine landesweite Wasserstoffwirtschaft zu starten, während die USA die Finanzierung erhöhen, um die Kosten für sauberen Wasserstoff in den kommenden zehn Jahren um 80 % zu senken. Unterdessen sieht Chinas neuer Fünfjahresplan Wasserstoff als eine der sechs Zukunftsindustrien des Landes vor.

Für Europa bedeutet dies, dass das Rennen eröffnet ist. Chatzimarkakis sagt, es sei wichtig, dass die EU ihre Führungsrolle in Bereichen wie Elektrolysetechnologien und Wasserstofftankstellen behält. In Bereichen, in denen andere die Nase vorn haben, wie etwa bei der Brennstoffzelle, ist es wichtig, mit der Konkurrenz Schritt zu halten.

Das Ziel sollte sein, zu vermeiden, dass sich die Geschichte der Solarenergie wiederholt, als China nach einem starken Start in Europa zum weltweit größten Hersteller und Markt für Photovoltaik wurde, sagte Chatzimarkakis.

Für Umweltgruppen gibt es ein anderes Problem, nämlich zu vermeiden, dass Energiesysteme auf der ganzen Welt auf blauen Wasserstoff angewiesen sind.

„Die nächsten Jahre sind entscheidend für das Klima: Wenn wir es hinauszögern oder schlimmer noch, uns in ein weiteres toxisches System einschließen, werden wir unsere Chance verlieren, die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu vermeiden“, sagte Pastorelli.

Überprüfen Sie auch

Welche Nachteile hat Wasserstoff als Energieträger?

Welche Nachteile hat Wasserstoff als Energieträger?

Vor- und Nachteile von Wasserstoffenergie Das Verbrennen von Erdgas zum Heizen unserer Häuser und Warmwasser …

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert