Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 15

Teil 15 | Fazit und Ausblick

Die Entwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnik hat lange gedauert. Es gab mehrere Hypes und viel Hin und Her. Es gab Ende des vergangenen Jahrhunderts Prognosen, die aus heutiger Sicht naiv und allzu zuversichtlich wirken, viele davon aus der Autoindustrie. DaimlerChrysler hatte einst daran geglaubt, dass im Jahr 2020 schon zehn bis zwanzig Prozent der Fahrzeuge mit Wasserstoff fahren wĂŒrden, BMW sprach sogar von 50 Prozent.

In anderen Phasen warfen vernichtende Urteile die Entwicklung weit zurĂŒck. Das Umweltbundesamt erklĂ€rte 1996, der Einsatz von Wasserstoff im Verkehr sei nicht sinnvoll. Bis zur Jahrtausendwende war die Bundesregierung noch der Meinung, dass sich die Mehrzahl der deutschen Unternehmen wegen mangelnder Marktperspektiven aus der Entwicklung von Wasserstofftechniken zurĂŒckziehen wĂŒrde. Es gab Zeiten, da schien es, als wĂŒrde sie Recht behalten. Zwischenzeitlich wurde die Brennstoffzellentechnik sogar fĂŒr tot erklĂ€rt.

Seit 2012 unterstĂŒtzt das Bundesumweltministerium Wasserstoff als Zukunftstechnologie. Mitte der Zehnerjahre legte die Bundesregierung die zweite Phase des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) auf. Mit der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) im Sommer 2020 kann man sagen: Der Durchbruch ist geschafft.

Deutschland und die EuropĂ€ische Union haben mittlerweile erkannt, welche Chancen der EnergietrĂ€ger Wasserstoff fĂŒr die Energiewende, den Klimaschutz und – nicht zuletzt – auch fĂŒr Industrie und Wirtschaft bietet. FĂŒnf Bundesministerien haben gemeinsam mit Industrie und Forschung in der NWS festgelegt, wie diese Chancen genutzt werden sollen.

Insgesamt hat die Wasserstofftechnologie in den letzten Jahren rasante Fortschritte gemacht. Komponenten sind kleiner, leichter, langlebiger und gĂŒnstiger geworden. Brennstoffzellen bewegen sich aus der Nische heraus. In Instituten und Unternehmen wird mit Hochdruck an Speichertechnologien, Transportkonzepten und neuen Elektrolyseuren getĂŒftelt. Das ist nicht verwunderlich. Kein Förderprogramm und kein Imagegewinn beflĂŒgelt die Entwicklung schließlich derart wie die Aussicht auf einen realen Gewinn. Und auch der Handlungsdruck, die Rettung eines stabilen Klimas betreffend, ist inzwischen so groß wie nie zuvor. Jetzt oder nie, ist nun die Devise.

Seit 2020 kristallisiert sich die kĂŒnftige Rolle des Wasserstoffs immer mehr heraus. Die Elektrifizierung des MobilitĂ€ts- und WĂ€rmemarkts wird eine große Rolle in der Energiewende spielen, aber dennoch wird die Welt nicht „all electric“ werden. Wasserstoff ist den Batterien dort ĂŒberlegen, wo große Energiemengen fĂŒr lange Distanzen oder große Fahrzeuge benötigt werden: bei Bussen und Baumaschinen, bei Lkw und ZĂŒgen (ohne Oberleitungen), in der Luftfahrt und im Schiffsverkehr. Auch fĂŒr die Dekarbonisierung von stofflichen Industrieprozessen wird Wasserstoff gebraucht, zum Beispiel bei der Stahl- und Zementherstellung. Die NWS gibt der Energiewirtschaft in Deutschland Planungssicherheit. Auch global sind die Energiewende und mit ihr das Erstarken der Wasserstoffwirtschaft inzwischen unumkehrbar.

Doch das Rennen um die beste Position in dem neuen Markt ist noch lange nicht gelaufen. Die EuropĂ€ische Union hat bereits ihre Beihilferegelungen angepasst, um ihre kĂŒnftige Zukunftsindustrie krĂ€ftig anschieben zu können. Sowohl Deutschland als auch die EU rechnen sich gute Chancen aus, eine fĂŒhrende Position in einer kĂŒnftigen Wasserstoffwirtschaft einzunehmen. Dabei sind sie weder die Einzigen noch die Ersten. Die öffentlichkeitswirksame Inszenierung der japanischen Errungenschaften scheiterte zuletzt nicht an der Technologie, sondern daran, dass coronabedingt die olympischen Spiele in Tokyo verschoben wurden.

Die plötzliche Wasserstoffeuphorie in Deutschland löst allerdings auch gemischte GefĂŒhle aus. Zusammen mit der Technologie hat sich nĂ€mlich auch die Branche weiterentwickelt. Wo vorher ĂŒber Jahrzehnte VisionĂ€re – oft ehrenamtlich – Strukturen und Netzwerke aufgebaut haben, ĂŒbernimmt jetzt die Industrie. Die Solarbranche hat bereits 2010 eine vergleichbare Entwicklung durchgemacht. Jetzt erfĂ€hrt auch die Wasserstoffwelt zugleich einen Schub und eine grundsĂ€tzliche VerĂ€nderung. Nicht selten wollen jetzt ausgerechnet solche Akteure mitmischen, die in der Vergangenheit den Wasserstoff eher stiefmĂŒtterlich behandelt haben. Ein Vorstandsmitglied eines Braunkohleunternehmens Ă€ußerte zum Beispiel die Hoffnung, auf Wasserstoff umsatteln zu können (Wasserstoff ist die Kohle von morgen). Andere spekulieren, Deutschland könne ein Leitmarkt fĂŒr Wasserstoff werden, so wie es die USA ĂŒber 50 Jahre im Öl- und Gasbereich waren.

Wasserstoff hat in der Tat die verfĂŒhrerische Eigenschaft, sich mit vielen konventionellen Technologien kombinieren zu lassen. Das zeigt sich besonders an der anvisierten Rolle von synthetischen Kraftstoffen, die aus Wasserstoff und CO2 erzeugt werden können. FĂŒr manche sind sie Heilsbringer, fĂŒr andere der Inbegriff des Greenwashings. Indem sie immerhin sauberer verbrennen als Benzin oder Diesel und das CO2 im Kreis gefĂŒhrt wird, könnten sie eine Übergangstechnologie ins postfossile Zeitalter sein – so das beste Szenario.

Das Risiko ist, dass sie genau diesen angepeilten Übergang lĂ€nger hinauszögern, als es sich die Menschheit klima- und industriepolitisch erlauben kann. Es ist leicht, der sĂŒĂŸen Illusion zu erliegen, alles wandele sich zum Besseren, wĂ€hrend Großkonzerne aus der Mineralöl- und Automobilwirtschaft letztlich weiter Business as usual betreiben und die Zahl der Autos sowie der Energieverbrauch stĂ€ndig weiter wachsen. Und es wĂ€re naiv zu glauben, Konzerne wĂŒrden nicht genau das versuchen.

Auch fĂŒr die Herkunft des Wasserstoffs stellt sich die Streitfrage: Darf er â€žĂŒbergangsweise“ aus fossilen Quellen stammen – womöglich in Kombination mit der Abscheidung und Sequestrierung von CO2? Oder aus mit fossilen Energiequellen gespeisten Elektrolyseanlagen?

Jede Antwort auf diese Frage birgt ihre eigenen Chancen und Risiken. Viele Industriebetriebe – wie zum Beispiel Stahlwerke – investieren in den nĂ€chsten Jahren in neue Anlagen und mĂŒssen sich entscheiden, ob sie bisher kohlenstoffbasierte Prozesse auf Wasserstoff umstellen. Übergangslösungen fĂŒr die Herkunft des Wasserstoffs können hier also den technischen Fortschritt in der Industrie beschleunigen. Die Alternative heißt, erst dann die Wasserstoffwirtschaft aufzubauen, wenn wir genĂŒgend Wind- und Solarstrom dafĂŒr haben. Doch das kann dauern. Die Ökostrombranche kennt das Spiel des „aufeinander Wartens“ bereits. Auch der Ausbau von Windstrom wurde ausgebremst, weil angeblich die Stromleitungen fehlten, um ihn aufzunehmen. Nun stehen nach und nach die Leitungen zur VerfĂŒgung, doch die Windenergie wird weiter ausgebremst. Man kann dieses Stop-and-go-Spiel ewig betreiben. Wenn wir also mit dem Aufbau von ElektrolysekapazitĂ€ten darauf warten, dass diese allein mit Ökostrom betrieben werden, werden sie womöglich nicht rechtzeitig zur VerfĂŒgung stehen, um ihre Funktion in der Energiewende zu erfĂŒllen.

In gewissem Maße wird es wohl noch eine Zeit lang ein Sowohl-als-auch von Übergangslösungen und echten Innovationen geben. Wasserstoff, dessen Farbe nicht immer klar erkennbar sein dĂŒrfte, wird importiert und in SUVs verbrannt werden, wĂ€hrend zugleich eine grĂŒne Wasserstoffwirtschaft entsteht, die ausschließlich zusĂ€tzlich verfĂŒgbaren Windstrom nutzt.

Was wir jetzt brauchen, ist das klare Ziel der KlimaneutralitĂ€t. Jeder Pfad, den wir einschlagen, muss schnellstmöglich zu diesem Ziel fĂŒhren. Wer heute auf eine „Übergangslösung“ setzt, muss darstellen können, was seine nĂ€chsten Schritte sein werden. Sonst wird aus dem Übergang schnell ein verpasster Absprung. Das gilt umso mehr, wenn der sogenannte Übergang noch gar nicht am Markt zur VerfĂŒgung steht, wie es bei CCS der Fall ist.

Wenn Deutschland Industriepolitik fĂŒr die Zukunft machen will, werden wir uns von einem Weiter-so verabschieden und uns daran ausrichten mĂŒssen, was voraussichtlich 2030 oder 2040 gefragt ist. Nicht nur die Autoindustrie hat in Deutschland viel zu lange am Verbrennungsmotor festgehalten, auch die Bundesregierung ließ sich selbst im Jahr 2020 nur unter massivem Druck davon abbringen, Verbrennungsmotoren erneut mit einer PrĂ€mie zu fördern. In der ElektromobilitĂ€t sind China und die USA lĂ€ngst am Autoland Deutschland vorbeigezogen. Bei den Personenwagen hat Tesla die gesamte Automobilwelt vorgefĂŒhrt. Jetzt steht Nikola, das nĂ€chste US-amerikanische Start-up, bereit, dasselbe im Lkw-Sektor zu tun. Und was fĂ€llt den Deutschen dazu ein? Die AnkĂŒndigung, erst Ende dieses Jahrzehnts den Lkw-Bereich elektrifizieren zu wollen und eigene H2-Busse frĂŒhestens 2022 anzubieten. Wer ein Rennen gewinnen will, muss schneller sein – ganz egal, ob er gegen andere Unternehmen auf dem Weltmarkt oder gegen den Klimawandel antritt.

Manchmal sind es aber auch die Argumente pro Wasserstoff der konventionellen Industrien, die Zweifel an der Ernsthaftigkeit aufkommen lassen. Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) wies in einer Studie darauf hin, dass Brennstoffzellen mehr Teile benötigen als Batterien. Somit sei in Deutschland mit Brennstoffzellentechnik ein grĂ¶ĂŸerer Mehrwert zu erzielen als mit Akkumulatoren, die Brennstoffzelle also gegenĂŒber dem Akku volkswirtschaftlich ĂŒberlegen – zumal dieser meist aus Asien kommt. Lokale Wertschöpfung, Steuereinnahmen und gute ArbeitsplĂ€tze sind sicher zu begrĂŒĂŸen. Als Kriterium fĂŒr eine Zukunftstechnologie taugen sie aber nicht. Wer der Brennstoffzellentechnik das Wort redet, um dadurch lĂ€nger mit konventioneller Technik GeschĂ€fte machen zu können, der hat nicht verstanden, wie zwingend notwendig eine sofortige Energiewende ist. Wenn das Hauptargument fĂŒr die Brennstoffzelle ist, dass sie dem Verbrennungsmotor Ă€hnlicher ist als ein Batterieantrieb, dass sie also komplizierter ist als ein Akkumulator, dann sollten wir uns ganz schnell von Brennstoffzellen verabschieden.

Zum GlĂŒck hat die Brennstoffzelle viele andere handfeste Vorteile und auch in einer ganz neuen Energiewelt einen festen Platz. Und zum GlĂŒck geht es nicht allen immer nur um Gewinnmaximierung.

Wir können aus den Fehlern der Vergangenheit lernen. Die Chance auf einen grundlegenden Wandel ist einzigartig. Das ist mehr als eine Redewendung, denn wenn man die schnellen KlimaverÀnderungen betrachtet, ist es unwahrscheinlich, dass es eine zweite Chance geben wird. Doch es ist noch nicht zu spÀt. Noch können wir die ErderwÀrmung so weit abbremsen, dass unser Planet lebenswert bleibt.

Sogar fĂŒr die Wirtschaft gibt es gute Nachrichten: Auch die deutsche Industrie hat in der Wasserstofftechnologie eine reelle Chance auf eine gute Position. DafĂŒr muss die neue Begeisterung fĂŒr das wiederentdeckte Wundermittel Wasserstoff aber von Dauer sein, auch wenn die MilliardenzuschĂŒsse verbraucht sind. Die Wasserstofftechnologie muss außerdem mit einem mindestens ebenso massiven Ausbau der erneuerbaren Energien einhergehen. Und auch der Energieverbrauch muss sinken. Wie wir gelernt haben, reicht Effizienz dafĂŒr nicht – auch ĂŒber Suffizienz mĂŒssen wir reden, also die Frage, ob wir nicht lĂ€ngst mehr haben, als wir zum Leben brauchen.

Vor uns liegt kein Sprint, sondern ein Langstreckentriathlon. Doch es ist möglich, dass wir wieder zu dem Klimaschutzvorreiter werden, fĂŒr den sich viele von uns immer noch halten.

Ich bin davon ĂŒberzeugt, mein Freund, dass Wasser einmal als Brennstoff Verwendung finden wird, dass Wasserstoff und Sauerstoff, seine Bestandteile, zur unerschöpflichen und ganz ungeahnten Quelle von WĂ€rme und Licht werden.

Ingenieur Cyrus Smith in „Die geheimnisvolle Insel“ von Jules Verne

 

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Die Technik von gestern, heute und morgen

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen. Bewusst leicht verstÀndlich gehalten und beschrieben. Es soll technikinteressierten als ein umfangreiches Literaturverzeichnis dienen.

Die grundlegend ĂŒberarbeitete Neuauflage unseres Buches zu diesem Thema ist hier erhĂ€ltlich. Aktuelle Entwicklungen wurden ergĂ€nzt, Überholtes entfernt. Neben den jĂŒngsten Trends vermittelt dieses Buch – wie schon seine VorgĂ€nger – die grundlegenden physikalischen ZusammenhĂ€nge, denn diese gelten ja bei allem Wandel nach wie vor.

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