Mobliität

Wasserstoff - der Antrieb der nahen Zukunft


Prinzipiell wird bei Wasserstoff zwischen grünen, grauen, blauen und türkisen unterschieden. Der Bezeichnung beruht auf dem Ursprung des farblosen Gases.

Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse, also die Aufspaltung von Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff. Bei der Elektrolyse wird jedoch ausschließlich Strom[G1]  aus erneuerbaren Energie verwendet. Die Produktion von Wasserstoff erfolgt hierbei also CO2 frei. Dieser Ansatz ist bisher in seiner Herstellung noch recht teuer, aber Experten gehen davon aus, dass er 2030 schon konkurrenzfähig zu blauem oder grauem Wasserstoff sein könnte.

Grauer Wasserstoff entsteht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Hierbei wird auch CO2 freigesetzt, welches vielfach ohne weiteres in die Atomsphäre abgegeben wird.

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, bei dessen Produktion das CO2 jedoch aufgefangen und gespeichert wird, sodass das Verfahren CO2-neutral wird.

Türkiser Wasserstoff entsteht über die thermische Spaltung von Methan. Beiprodukt dieses Verfahrens ist fester Kohlenstoff.

Als zukunftsweisend werden vor allem grüner und blauer Wasserstoff betrachtet, da diese die Umwelt nicht belasten. Die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung fokussiert sich vor allem auf grünen Wasserstoff. Die hohe Fördersumme im Konjunkturpaket könnte der Wasserstoff-Wirtschaft einen positiven Schub verleihen. Deutschland hat das Ziel, weltweit führend in dieser Technologie zu werden. Bis spätestens zum Jahr 2040 sollen Elektrolyse-Kapazitäten von zehn Gigawatt aufgebaut werden.

Da für grünen Wasserstoff Strom aus erneuerbaren Energien benötigt wird, ist davon auszugehen, dass die aus Solar- und Windenergie erzeugte Menge dafür in Deutschland nicht ausreichen wird. So wird mittelfristig Wasserstoff aus sonnen- und windreichen Gegenden Südeuropas oder Afrikas importiert werden müssen.

Für viele Anwendungsfälle von Wasserstoff ist die Grundlagenforschung bereits abgeschlossen und die Marktreife größtenteils erlangt. Die größte Herausforderung in Bezug auf Wasserstoff ist zurzeit der hohe Preis von Herstellung, Speicherung, Transport und Rückwandlung.

Wasserstoff ist unter anderem als Antrieb spannend. Durch die chemische Umsetzung von Sauerstoff und Wasserstoff in einer Brennstoffzelle wird elektrische Energie gewonnen, diese treibt wiederum einen Elektromotor an. Genutzt werden können Wasserstoffzellen als Antrieb beispielsweise für LKW, da Antriebe mit Elektromobilität für sehr lange Strecken noch nicht tauglich sind. Wann der Brennstoffzellenantrieb massentauglich wird, lässt sich noch nicht sagen. Wenn es soweit ist, kann dieser jedoch auch für Flugzeuge, Passagierschiffe und die Züge des Nah- und Fernverkehrs nützlich sein. Es gibt bereits einige Beispiele von erfolgreichen Umsetzungen.

Blick in die Praxis

Seit dem 20. Juni 2020 fahren in Wuppertal zehn Busse des öffentlichen Personennahverkehrs mit Wasserstoff. Die Busse bringen 285 PS auf die Straße und das volle Drehmoment steht, wie bei allen Elektrofahrzeugen, sofort zur Verfügung. Dies macht sich besonders auf Strecken mit starker Steigung positiv bemerkbar. Ein weiterer positiver Nebeneffekt der Wasserstoffbusse ist neben ihrer Umweltfreundlichkeit – sie stoßen kein CO2 aus – auch ihre Geräuscharmut. Weltweit einmalig ist, dass Wuppertal mit Hilfe seiner Abfallgesellschaft AWG, genau wie der ÖPNV auch ein Teil der Stadtwerke, selbst den Treibstoff für seine Busse produziert. Es wurde ein sogenannter Elektrolyseur mit Wasserstofftankstelle gebaut. Die benötigte Energie, um das Wasser aufzuspalten, wird aus dem Strom, der mit der Müllverbrennung erzeugt wird, gewonnen. Finanziert wurde das Projekt durch eine umfangreiche Förderung der Europäischen Union, des Bundes, des Landes Nordrhein-Westfalen und des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr insgesamt in Höhe von 6,5 Millionen Euro. Die Gesamtkosten für das Projekt betrugen 12 Millionen Euro. Im nächsten Jahr soll die Flotte der Wasserstoffbusse auf 20 Fahrzeuge verdoppelt werden.

Bereits seit dem Jahr 2018 gibt es in Deutschland zwischen Bremervörde, Cuxhaven, Bremerhaven und Buxtehude die weltweit ersten Wasserstoffzüge. Die Züge haben eine Reichweite von ca. 1000 Kilometer und kommen vom französischen Hersteller Alstom. Die Landesnahverkehrsgesellschaft Niedersachsen (LNVG) hat bereits 14 weitere Wasserstoffzüge bestellt, die vom Jahr 2021 an weitere Dieselloks ersetzen sollen. Beim Rhein-Main-Verkehrsverbund in Hessen sollen 27 Brennstoffzellenzüge Ende des Jahres 2022 auf vier Regionalzuglinien in Betrieb gehen. Auch andere Bundesländer sind mit Alstom im Gespräch.

Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern, Hamburg und Bremen haben sich zusammengeschlossen, um eine gemeinsame Wasserstoffwirtschaft aufzubauen. Darüber hinaus plant Hamburg in seinem Hafen eine Wasserstoff-Elektrolyse zu erbauen. Dort sollen in Zukunft zwei Tonnen Wasserstoff pro Stunde produziert werden können – mit dieser Menge könnte ein Auto rund 200.000 Kilometer weit fahren.

Die umfangreiche Förderung des Bundes und wohl auch eine EU-Wasserstoffstrategie, welche am 8. Juli vorgestellt werden soll und davon ausgehen soll, dass die Wasserstoffindustrie im Jahr 2030 einen Umsatz von 140Milliarden Euro generieren kann, werden die Technologie in den nächsten Jahren nach vorne bringen.

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