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Alternative Energieträger Grüner Wasserstoff – jetzt beginnen!

| Autor: Thomas Günnel

Die Bundesregierung hat eine Wasserstoffstrategie beschlossen: Deutschland soll bei der Wasserstofftechnologie „die Nummer 1“ werden. Für Automobilzulieferer tut sich hier ein großer Markt auf – wenn sie jetzt beginnen, ihn zu erschließen.

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Grüner Strom für grünen Wasserstoff: Die beiden Solaranlagen Noor 1 und Noor 2 im Bild sind Teil des Kraftwerks im marokkanischen Quarzazante. Aktuell besteht die Anlage aus vier Feldern, eines davon ein Sonnenwärmekraftwerk. Die Gesamtleistung beträgt 580 Megawatt.
Grüner Strom für grünen Wasserstoff: Die beiden Solaranlagen Noor 1 und Noor 2 im Bild sind Teil des Kraftwerks im marokkanischen Quarzazante. Aktuell besteht die Anlage aus vier Feldern, eines davon ein Sonnenwärmekraftwerk. Die Gesamtleistung beträgt 580 Megawatt.
(Bild: Noor 1 and 2 - Ouarzazate Solar Power Station / Noor 1 and 2 - Ouarzazate Solar Power Station / Richard Allaway / CC BY-SA / CC BY-SA NaN)

Klare Ansage: „In Norddeutschland wird bis zum Jahr 2035 eine grüne Wasserstoffwirtschaft aufgebaut, um eine nahezu vollständige Versorgung aller an grünem Wasserstoff interessierten Abnehmer zu ermöglichen.“ Die Länder Bremen, Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen und Schleswig-Holstein hatten sich lange vor dem Bund auf eine Strategie geeinigt, wie sie mit dem vielversprechenden Energieträger Wasserstoff umgehen wollen. Am 10. Juni stellte auch die Bundesregierung ihre Wasserstoffstrategie vor. Welche Chancen bietet eine grüne Wasserstoffwirtschaft für Deutschland und für die Mobilität der Zukunft? Und welche Voraussetzungen müssen dafür erfüllt sein?

Klar ist: Der Schritt hin zu einer umweltverträglichen Versorgung der Industrie mit Wasserstoff wird teuer. Zwar werden die Kosten für Wasserstoff-Anwendungen weltweit bis zum Jahr 2030 um etwa die Hälfte fallen; vor allem weil sich Produktion, Vertrieb und die Komponentenfertigung weiterentwickeln. Dennoch sind rund 70 Milliarden US-Dollar notwendig, damit Wasserstoff wettbewerbsfähig wird. Das prognostizieren das Beratungsunternehmen McKinsey und der Hydrogen Council, eine Vereinigung der weltweit 60 führenden Unternehmen aus Energie, Transport und Industrie in einem aktuellen Bericht. Dabei geht es noch nicht einmal explizit um grünen Wasserstoff.

Grünen Wasserstoff fördern

„Und nur der ist wirklich sinnvoll“, kommentiert David Wenger, Geschäftsführer von Wenger Engineering. Er berät seit vielen Jahren Unternehmen unter anderem zur Wasserstofftechnik; darunter Daimler, Toyota, Honda und Linde. „Alles andere ist entweder aus Klimaschutzgründen absurd, etwa Wasserstoff aus Erdgas. Oder es ist nicht nachhaltig, nur schwierig umzusetzen und zu kontrollieren.“ Mit anderen Worten: Lasst es uns einmal richtig machen, statt Geld in Übergangslösungen zu versenken.

Denn es gibt handfeste Gründe für eine „Einmal-richtig-Strategie“, die mitunter schon fast banal anmuten. Wenger zitiert Professor Schlögl vom Max-Planck-Institut. Dieser hatte auf einer Veranstaltung im Deutschen Bundestag letzten Dezember gesagt: „Vor hundert Jahren dachte man, die Atmosphäre sei groß genug, um das ganze CO2 aufzunehmen. Heute denkt man, der Boden sei groß genug, um das ganze CO2 aufzunehmen. Wir dürfen diesen Fehler nicht noch einmal machen und müssen direkt auf eine nachhaltige Lösung gehen.“

Die Wasserstoff-Farben

Schlögl spielt damit auf den sogenannten blauen Wasserstoff an, den Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier als Übergangslösung sieht. Achtung! Es wird farbig: Blauer Wasserstoff ist grundsätzlich grauer Wasserstoff. Dieser wird meist aus Erdgas gewonnen, bei hohen Temperaturen entstehen Wasserstoff und Kohlendioxid. Das Ganze nennt sich Dampfreformierung und ist das derzeit verbreitetste Verfahren, um Wasserstoff herzustellen.

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Damit der Wasserstoff nun blau wird, soll das abgeschiedene Kohlendioxid gespeichert werden, zumeist unterirdisch. Da es so nicht in die Atmosphäre entweicht, gilt der so erzeugte Wasserstoff als CO2-neutral – zumindest bilanziell.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) schätzt, dass bei der Produktion einer Tonne grauen Wasserstoffs rund zehn Tonnen CO2 entstehen. Eine weitere Option, und die einzige, die Schlögl als legitim erachtet, ist der türkise Wasserstoff. Bei der sogenannten Methanpyrolyse, der thermischen Spaltung von Methan, entsteht statt CO2 fester Kohlenstoff, der sich industriell nutzen lässt – aber auch irgendwo gelagert werden muss.

Industriell ist der Wasserstoff gesetzt, ob nun in Japan, das dabei gerne als Leitstern gilt, oder in Europa. Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) beruft sich auf Schätzungen einer europäischen Studie. Demnach könnten bis 2050 in der Wasserstoffindustrie über 5,4 Millionen Arbeitsplätze und ein Jahresumsatz von 800 Milliarden Euro entstehen.

Wasserstoff auf der Straße

Wie aber sieht es mit der Technik auf der Straße aus? Daimler verkündete erst kürzlich, die Entwicklung von Brennstoffzellen für Pkws einzustellen. Stattdessen übernimmt der Geschäftszweig Daimler Trucks. Dessen Ingenieure sitzen jetzt mit denen von Volvo in einer Kabine: In einem Joint Venture sollen Brennstoffzellen für Nutzfahrzeuge entstehen. Geringere Entwicklungskosten und weniger Zeit bis zur Marktreife solcher Nutzfahrzeuge sprechen dafür.

„Davon profitieren längerfristig auch alle anderen potenziellen Anwendungen“, sagt ein Unternehmenssprecher. Also vielleicht doch wieder Brennstoffzellen-Pkws? „Im Laufe der nächsten Dekade wird die Relevanz der Brennstoffzelle generell und für den Transportsektor signifikant steigen. Das wird helfen, Standards festzulegen – die es uns dann erlauben, in ganz große Fahrzeugvolumina zu gehen“, erklärt der Sprecher. Bis dahin müssen die Materialkosten sinken, „Größen- und Komponentenreduktion, aber auch ein geringerer Anteil teurer Materialien“ seien hier wichtige Entwicklungsthemen. Und natürlich die Infrastruktur.

Pkws? Lkws? Beides?

Bei allen Varianten unterhalb von Trucks oder Bussen scheiden sich die Geister. Toyota und Hyundai zum Beispiel haben bereits Folgemodelle ihrer Brennstoffzellenautos auf der Straße, wenn auch in überschaubarer Stückzahl. David Wenger überrascht das nicht: „Bei Hyundai und Toyota geht es nicht um die Frage ‚Pkws oder Lkws‘ – die machen beides. Oder im Fall von Hyundai alles: Pkws, Lkws, Züge, Schiffe, Baumaschinen und stationäre Systeme. Ich halte Hyundai für die führende Firma auf dem Gebiet.“

Der Autohersteller und seine Zulieferer investieren bis zum Jahr 2030 umgerechnet sechs Milliarden Euro in Forschung, Entwicklung und Anlagenbau zur Wasserstofftechnik. Sie schaffen damit voraussichtlich rund 51.000 Arbeitsplätze in Korea; und eine Fertigungskapazität von jährlich 500.000 Brennstoffzellen-Fahrzeugen – Pkws und Nfz. Im gleichen Zeitrahmen erwartet das Unternehmen einen Anstieg der weltweiten Nachfrage nach Brennstoffzellen-Fahrzeugen auf rund zwei Millionen Einheiten pro Jahr. Die Produktionskapazität für Brennstoffzellen-Systeme will Hyundai auf 700.000 jährlich aufstocken.

Die koreanische Regierung plant indes mit ganz anderen Zahlen: Von rund 100.000 produzierten Brennstoffzellen-Fahrzeugen bis 2025 ist die Rede, im Jahr 2040 sollen es ambitionierte 6,2 Millionen Einheiten sein. Lkws und Busse sind hier einbezogen; 3,3 Millionen Fahrzeuge sind für den Export vorgesehen. Verglichen mit aktuellen Prognosen klingen diese Zahlen wie ein Glaubensbekenntnis. Toyota will „Anfang kommenden Jahres mit der nächsten Generation des Mirai auf den Markt kommen“. Von einem „großen Schritt nach vorne“ spricht der Hersteller, und davon, „erheblich mehr Fahrzeuge in den Markt zu bringen“ – verglichen mit dem ersten Mirai.

Deutsche Prototypen mit Brennstoffzellenantrieb

BMW zeigte auf der IAA 2019 den „i Hydrogen Next“, einen weiteren Prototypen mit Brennstoffzelle. Immerhin: Ab dem Jahr 2022 soll es eine Kleinserie geben. „Frühestens in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts und abhängig von Marktanforderungen und Rahmenbedingungen“ soll dann „ein Kundenangebot mit Wasserstoff-Brennstoffzelle“ aus München kommen. Audi plant ebenfalls eine Kleinstflotte ab 2025. Außerdem scheint der Fokus auf einem Plug-in-Hybrid zu liegen, der eine Brennstoffzelle und einen größeren Akku als den sowieso üblichen Puffer-Akku an Bord hat.

Vor rund sechs Jahren hieß das bei Audi A7 H-Tron – und kam nie über den Status eines Konzeptfahrzeugs hinaus. Der österreichische Zulieferer AVL hat Anfang 2020 ein ähnlich konfiguriertes, einsatzfähiges Demonstrationsfahrzeug vorgestellt. „Aufgrund der derzeit spezifisch niedrigeren Kosten von Batterien – im Vergleich zu Brennstoffzellen – liegt das Kostenoptimum für die nächsten fünf bis zehn Jahre bei einem Hybriden, langfristig wahrscheinlich bei einem reinen Brennstoffzellenantrieb mit sehr kleiner Batterie“, meint Jürgen Rechberger, Leiter Brennstoffzellenentwicklung bei AVL.

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Über den Autor

 Thomas Günnel

Thomas Günnel

Redakteur/Fachjournalist, Redaktion AUTOMOBIL INDUSTRIE