Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Dass Wasserstoff in einem klimafreundlichen Energiesystem eine große Rolle spielen wird, ist bekannt und wurde bereits erläutert. Neben den CO₂-Emissionen durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe entstehen Treibhausgasemissionen aber auch unmittelbar in chemischen Prozessen in der Industrie, zum Beispiel in der Stahlherstellung. Durch den stofflichen Einsatz von Wasserstoff anstelle von herkömmlichen Verfahren könnten viele dieser Prozesse klimaneutral umgestaltet werden.

Die Wasserstoff-Roadmap der Fraunhofer Institute geht daher davon aus, dass die Industrie auch in Zukunft der wichtigste Abnehmer von Wasserstoff bleiben wird. Zu dem Einsatz in der Industrie kommt der Einsatz von Wasserstoff im Zuge der Energiewende noch hinzu. Hier wird voraussichtlich vor allem der Verkehrssektor ins Gewicht fallen. Dort kann Wasserstoff wahlweise direkt in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt oder zu synthetischen Kraftstoffen verarbeitet werden.

Die Fraunhofer-Studie geht für 2030 von einem Bedarf in der Größenordnung von vier bis 20 TWh Wasserstoff allein in Deutschland aus. Bis 2050 könnte dieser Bedarf auf 250 bis 800 TWh ansteigen. Dem stehen im Wesentlichen durch die Ökostrommenge begrenzte Elektrolysekapazitäten von einer bis fünf TWh (2030) bzw. 50 bis 80 TWh (2050) gegenüber. Selbst bei einem ehrgeizigen Ausbau der Wind- und Solarstromerzeugung wird diese Menge nicht allein durch Elektrolyse in Deutschland gedeckt werden können. Auch in der regenerativen Wasserstoffwirtschaft bleibt Deutschland also zumindest teilweise auf Energieimporte angewiesen. Ob diese in Form von Strom, Wasserstoff oder synthetischen Kraftstoffen erfolgen werden, ist noch offen. Allerdings bringen sich einige Länder bereits in Position, um künftig zu Exporteuren von grünem Wasserstoff oder darauf basierenden Produkten zu werden. Saudi-Arabien hat bereits die größte mit erneuerbaren Energien betriebene Elektrolyseanlage der Welt angekündigt. Sie soll bis 2025 fertiggestellt werden und täglich 650 Tonnen Wasserstoff herstellen, mit dem wiederum Ammoniak für den Export produziert werden soll.

 Mol, Normkubikmeter, Wattstunden

Wasserstoff ist leicht, hat aber natürlich auch eine Masse. Ein Mol Wasserstoff (602 Trilliarden Moleküle) wiegt immer 2,015 Gramm. Das „Mol“ ist im Grunde keine physikalische Einheit, sondern einfach eine Stückzahl, ähnlich wie das „Dutzend“, nur eben deutlich größer. Wie viel dagegen ein Kubikmeter Wasserstoff wiegt, hängt wie bei jedem Gas von Druck und Temperatur ab. Deshalb gibt man das Volumen von Gasen meist bei Normbedingungen an, also bei 0 °C und einem Druck von 1013,25 Millibar (atmosphärischer Druck). Ein Normkubikmeter (Nm³) Wasserstoff wiegt 89,88 Gramm.

Bei der energetischen Nutzung von Wasserstoff wird häufig der Energieinhalt (Heizwert) angegeben – wahlweise in Joule oder Wattstunden. Die wichtigsten Umrechnungsgrößen für Wasserstoff sind in der Tabelle im Anhang zu finden.