Warum Wasserstoff eine Rolle in der Energiewende spielen könnte

Abbildung: Raketenantrieb mit Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch

Was wäre, wenn es einen Stoff gäbe, der sich aus schier unendlichen Ressourcen produzieren ließe?

Ein Stoff, der Energie enthält und sich einfach speichern und verteilen lässt? Ein Stoff, durch dessen Verbrennung man stationäre und mobile Maschinen antreiben kann, der keinerlei Schadstoffe bei diesem Prozess hinterlässt? Wäre das nicht fantastisch?

Ist es. Das Beste daran: Es gibt ihn bereits. Wir kennen ihn unter dem Namen Wasserstoff.

Wasserstoff: Der Urstoff

Wasser ist unbestritten die Grundlage allen Lebens. Ob Planeten bewohnbar sind oder potenziell Leben dort existiert, man macht es an der Existenz von Wasser fest. Kurzum: Ohne Wasser geht gar nichts.

Es gibt eine ganze Menge davon, nämlich 1.386 Trillionen Liter oder 1,38 Mrd Kubikkilometer. Chemisch betrachtet besteht Wasser aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom – H₂O. Das ist Lektion 1 jeden Chemieunterrichts.

Wenn man das Gas Wasserstoff freisetzt und mit einem Funken die Reaktion mit dem Sauerstoff auslöst, dann gibt es die wunderbare Knallgasreaktion. Peng!

Übrig bleibt: Wasser. Das liebt jeder Schüler. Das Experiment zeigt auch: Es steckt ganz viel Energie in der Sache. Wasserstoff hat ganz schön viel Potenzial.

Idealstoff der Energiewende

Eine der zentralen Herausforderungen des Umstiegs auf erneuerbare Energieerzeugung ist die Speicherproblematik. Bei der Stromproduktion mit Windrädern und Solaranlagen klaffen Erzeugung und Verbrauch zeitlich auseinander, ein Umstand, der technisch nur durch Speicher beherrschbar ist.

Für die Speicherung von überschüssiger Energie aus erneuerbarer Erzeugung gibt es viele Konzepte, aber noch keines hat sich als wirklich ideal im großtechnischen Maßstab erwiesen. Und groß muss gedacht werden. Denn um eine hoch industrialisierte Volkswirtschaft mit Strom zuverlässig zu versorgen, bedarf es ja gigantischer Mengen Energie.

Warum also nicht auf Wasserstoff setzen?

Denn der hat mehrere Vorteile. Zunächst einmal lässt er sich relativ einfach aus Wasser erzeugen.

Doch um Wasser in seine Bestandteile zu zerlegen, bedarf es Energie in Form von Strom. Daher ist die Produktion von Wasserstoff unter Einsatz fossiler Primärenergie nur begrenzt sinnvoll. Der Verlust ist einfach zu groß. Bei jeder Umwandlung von einer Energieform in eine andere geht ein bestimmter Anteil der ursprünglich eingesetzten Energie verloren. Wirtschaftlich und ökologisch betrachtet würde bei einem solchen Verfahren zu wenig übrig bleiben, sollte der Wasserstoff zum Beispiel einen Elektromotor antreiben.

Bei einem Einsatz regenerativer Energie, die ja zumindest theoretisch unendlich zur Verfügung steht, stellt sich das schon anders dar. Verluste gibt es bei der Umwandlung auch hier. Doch es werden keine fossilen Energieträger verbraucht. Da sieht die Ökobilanz gleich viel besser aus.

Positiv ist auch, dass sich der durch Strom aus Photovoltaikanlagen produzierte Wasserstoff relativ einfach speichern und verteilen lässt. Denn unsere vorhandenen Gasnetze  und -speicher ließen sich sofort dafür verwenden.

Die Lagerung ist nicht besonders kompliziert auch nicht extrem gefährlich. Im Grunde alles seit Jahrzehnten ausgetüftelte und erprobte Technik.

Inzwischen haben niederländische Forscher sogar eine Solarzelle entwickelt, die Wasserstoff direkt aus der Sonnenenergie erzeugt.

Wasser, das brennt

Wenn also die Herstellung, die Speicherung und die Verteilung von Wasserstoff im Prinzip technisch beherrschbar und ökologisch unproblematisch sind, wie sieht es dann mit der Rückumwandlung von Wasserstoff in nutzbare Energie aus?

Man kann feststellen: Gut sieht es damit aus, sehr gut. Die Maschine, die dabei zum Einsatz kommt, nennt sich Brennstoffzelle. Das Besondere an einer Brennstoffzelle, was sie auch von einem Benzin verbrennenden Otto-Motor unterscheidet: Es wird mit dem eingesetzten „Brennstoff“ nicht Wärme erzeugt, die in mechanische Energie umgesetzt wird, die wiederum elektrische Energie erzeugt. Der Wasserstoff wird nämlich durch eine chemische Reaktion direkt in Strom umgewandelt, natürlich unter Zuführung von Sauerstoff, und etwas Strom wird auch benötigt.

Hat die Brennstoffzelle einen Auspuff? Nicht wirklich, aber man erhält einen „Abfallstoff“: reines Wasser. Eine sehr saubere Sache also. Wäre das nicht auch eine schöne Technologie für leistungsfähige, aber nicht stinkende Autos?

Autos, die mit Wasser fahren

In der Tat: Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb sind keine reine Zukunftsmusik. Die gesamte Wasserstofftechnologie ist längst dem Labormaßstab entwachsen. Es gibt inzwischen etliche Hersteller, die Fahrzeuge mit einer Brennstoffzelle ausgerüstet und auf die Straße gebracht haben. Letztlich handelt es sich um Elektroautos, die den Strom für den Motor nun aus einer mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzelle erhalten. Als Energiepuffer dient ein handelsüblicher Akku.

Damit wäre dann auch das für Elektroautos hinderliche Problem der geringen Reichweite gelöst, verbunden mit zuweilen zeitaufwändigen Ladezyklen. Eines der bekanntesten Modelle ist der Mercedes-Benz F-Cell, ein umgebautes Modell der A-Klasse. Brennstoffzellenautos lassen sich ganz einfach an einer Wasserstofftankstelle betanken. Davon gibt es aktuell allerdings nur eine Handvoll in Deutschland.

Fazit

Die Wasserstoffwirtschaft ist wissenschaftlich erforscht und technisch erprobt. Von der Erzeugung, über die Speicherung, die Verteilung bis hin zur Nutzung lässt sich Wasserstoff sicher, effizient und sauber anwenden. Wasserstoff könnte also eine zentrale Rolle bei der Umsetzung des Umstieges auf erneuerbare Energien spielen.

Dirk Baranek

Dirk Baranek ist Geschäftsführer einer Agentur für digitale Kommunikation in Stuttgart. Er war als Freier Online-Redakteur und Jour­na­list (DJV) tätig, ist Blogger, PR-Berater, Dozent und Tesla-Fahrer.