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Wasserstoff statt Kohle, Gas und Öl: Das Element ist ein gigantischer Hoffnungsträger. Vielleicht zu viel Hoffnung? Nein, aber zumindest nur ein Teil des großen Ganzen. Schauen wir uns mal ein paar Missverständnisse rund um Wasserstoff an – zusammen mit Energieexperte und Chemiker Robert Schlögl.

Dass es mit dem Öl so nicht weitergeht, ist soweit nichts Neues. Dass es mit dem Gas so nicht weitergeht, das ist auch nichts Neues, spätestens seit Kurzem. Wer rettet unsere Energieversorgung? Wasserstoff, sagt die Glaskugel. Hach, wenn es doch so einfach wäre.

Gerade im Zuge der Energiewende wird Wasserstoff als Schlüsseltechnologie genannt – z.B. um Windenergie zwischenzuspeichern und Versorgungsflauten oder Überproduktionen bei Erneuerbaren abzufangen. Daran ist nichts falsch. Ein Allheilmittel, so ratzfatz, ist das Ur-Element aber trotzdem nicht.

Beim Thema Wasserstoff denken viele an das alternative Betanken von Mittelklassewagen oder Regionalbahnen, die mit einer Brennstoffzelle ausgestattet sind. Darum geht es aber eher am Rande: "Wasserstoff ist nicht nur eine Technologie, sondern eine ganze Familie von Technologien", gibt Robert Schlögl zu bedenken, der sich als Chemiker und Katalyseforscher mit den Energiesystemen der Zukunft beschäftigt. "Es gibt mindestens drei verschiedene Arten, um aus Wasser Wasserstoff zu machen." Wasserstoff ist also vielmehr ein Baustein, um mögliche Energieträger herzustellen. "So wie Sie Strom als einen wesentlichen Teil der Energie begreifen, müssen sie Wasserstoff als den anderen wesentlichen Teil begreifen", erklärt Schlögl. "Der Wasserstoff liefert in dem Sinne Energie, dass er wie eine chemische Batterie funktioniert." Wasserstoff wird durch elektrischen Strom hergestellt – und kann wiederum rückwirkend zur Energieerzeugung eingesetzt werden.

Wasserstoff gilt als große Schlüsseltechnologie, damit wir künftig nicht mehr auf fossile Energieträger angewiesen sind. Dabei sind Brennstoffzellen-Autos eher eine Randnotiz. Energiesysteme hingegen nicht.

MDR Wissen Mi 17.08.2022 00:00Uhr 03:17 min

Kommt halt ganz drauf an, was schnell heißt. Es ist davon auszugehen, dass die Energiesysteme der Zukunft aus Wasserstoff und aus Elektronen bestehen. Und zwar zu gleichen Teilen. Das deutet an, über welches Ausmaß wir beim Wasserstoff sprechen müssen. "Man muss sich vorstellen, der Wasserstoff wird möglicherweise die Hälfte der heutigen Energie, die wir mit Öl und Gas abdecken, ausfüllen müssen. Und das führt zu gewaltigen Dimensionen, die wir uns eigentlich so noch gar nicht vorstellen können", betont Robert Schlögl. "Wir werden also ganze Länder mit Photovoltaikzellen bedecken müssen und wir werden eine riesige Menge von Elektrolyseuren bauen müssen, so wie wir heute Kohlekraftwerke haben." Die Technologie ist im Grunde vorhanden, aber die eigentliche Herausforderung ist ihr Ausbau.

Prof. Dr. Robert Schlögl … … ist Chemiker und Katalyseforscher. Er erforscht z.B. Energieumwandlungsprozesse der Natur und beschäftigt sich in jüngerer Zeit mit den Energiesystemen der Zukunft und den Herausforderungen der Energiewende. Er zählt zu den Direktoren zweier Max-Planck-Institute und hat verschiedene Honorarprofessuren inne. Er ist seit 2011 Mitglied und seit 2020 Vizepräsident der Leopoldina.

Es stellt sich die Frage, ob ein Energieträger, von dem weltweit bereits Millionen Tonnen produziert werden, ein neuer heißer Scheiß sein kann. Es ist eher eine bekannte technologische Basis. Und die wird erst nachhaltig, wenn es auch die Energie ist, mit der sie hergestellt wird – Sie kennen dieses Dilemma vom Elektroauto. Wasserstoff ist also erst dann grüner Wasserstoff, wenn für seine Produktion erneuerbare Energie statt Kohlestrom eingesetzt wird.

Wird er, sicher. Aber möglicherweise ohne dass wir damit in Berührung kommen. Klar, ausgemacht ist das noch nicht, schließlich gibt es bereits autarke Wohnhäuser, die ihren eigenen Wasserstoff als Energieträger produzieren. Oder eben Brennstoffzellenautos. Robert Schlögl warnt jedoch, den Wasserstoff direkt in die Hände der Endnutzenden zu geben: "Ich glaube, dass wir das nicht tun sollten. Wasserstoff ist ein sicher handhabbares Molekül, aber es braucht erhebliche, technologisch Aufwendungen dafür. Und die Chemie kennt sehr viele Methoden, um effizient aus Wasserstoff Derivate zu machen, die sehr viel sicherer handhabbar sind." Solche Derivate – also Ableger-Produkte – sind etwa flüssige Treibstoffe in Autos oder Flugzeugen. "Dadurch verlieren wir zwar Effizienz, aber wir gewinnen natürlich systemische Einfachheit. Insbesondere können wir die vorhandenen Systeme, mit denen wir heute Energieträger verteilen, einfach weiter nutzen." Und damit zu: …

Wenn es um Wasserstoff als Treibstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge geht, dann geht es automatisch auch um einen Teufelskreis: Nur um die tausend Fahrzeuge gibt es auf den Straßen der Republik, dadurch nur eine Handvoll Tankstellen, wodurch es eben auch nicht mehr Fahrzeuge werden. Da Robert Schlögl die Auffassung vertritt, dass Wasserstoff in den Händen von Endnutzenden keine gute Idee ist, stellt sich für ihn die Frage, wie sinnvoll überhaupt die Idee der Brennstoffzelle unter der Familienkarosse ist. Anders ist das dagegen im Transportwesen, zum Beispiel bei Zügen oder Lastkraftwagen: "Weil man nur an wenigen Stellen eine zentrale Tankstelleninfrastruktur bauen muss. Und dann könnte ich mir vorstellen, dass Flotten von wasserstoffbetriebenen Lkws schon nützlich sind." Vereinfachen würde es die Sache allemal.

Moniert wird beim Thema Wasserstoff auch gern der eher schlechte Wirkungsgrad – also das Verhältnis von investierte Energiemenge zu dem, was am Ende rausspringt. Beispielsweise haben Wasserstofffahrzeuge einen schlechteren Wirkungsgrad als solche mit herkömmlichen Batterien. Durch die hohen Verluste bei der Energieumwandlung gehen neunzig Prozent der Primärenergie bei einem sinnvollen Wasserstoffeinsatz verloren. Robert Schlögl weist darauf hin, dass man das aber ins Verhältnis setzen müsse – und jetzt wird es schon fast philosophisch: Es nütze nichts, den Wirkungsgrad anhand eines einzelnen Prozesses zu beschreiben, er müsse vielmehr systemisch betrachtet werden.

"Das heißt: Welchen Beitrag wird der Wasserstoff leisten, um ein Energiesystem stabil am Laufen zu halten? Und da können wir uns eigentlich nur an der Natur orientieren", so Schlögl. Denn das natürliche Energiesystem sei das einzige Energiesystem auf unserem Planeten, das heute nachhaltig funktioniere. Schaut man sich hier den Wirkungsgrad von Wasserstoff bei der Photosynthese in Pflanzen an, kommt man bei einem Wirkungsgrad von einem Prozent raus. Das ist nur ein Zehntel des Wirkungsgrades von mensch-gemachten Systemen – wir sind also gar nicht so schlecht.

Angenommen, Brennstoffzellenfahrzeuge würden sich doch durchsetzen: Wer an die Hindenburg-Katastrophe denkt, den mag es beunruhigen, auf der Autobahn einen Wasserstofftank unterm Sitz zu haben. Oder unterm autarken Wohnhaus. Zurecht, findet Robert Schlögl, betont aber gleichzeitig: "Sie müssen überlegen, auch ein leerer Benzintank ist ein sehr gefährliches Instrument." So wie andere Substanzen, die wir heute als Energieträger nutzen. "Ich sehe jetzt keine spezifische Wasserstoff-Gefährlichkeit, die über die anderer Energieträger hinausgeht. Ich betone aber: Die technologischen Voraussetzungen dafür, den Wasserstoff sicher zu handhaben, sind erheblich und sind auch erheblich größer als wenn man flüssige Energieträger verwendet."

Vielleicht ist das sogar das größte Missverständnis, wenn wir über Wasserstoff sprechen. Denn Wasserstoff allein reicht nicht – weder für die Energie-, noch die Mobilitätswende. Oder ums mit Robert Schlögls Worten zu sagen: "Wasserstoff ist nicht wirklich das Universalheilmittel der Energiewende. Aber ohne Wasserstoff werden wir eine Energiewende auf keinen Fall hinbekommen." Und was das betrifft, sieht es eigentlich ganz gut aus: "Ich glaube, die Technologie als solche ist in der ersten Generation gereift. Für die zweite Generation haben wir tolle Ideen im Labor, wie man das besser machen kann. Aber das sollte uns nicht davon abhalten, zuerst einmal die Generation eins auf Weltskala hochzuskalieren."

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