Wasserstoff

Wasserstoff ist der am einfachsten aus erneuerbarem Strom gewinnbare Energieträger. Er wird durch Elektrolsyse gewonnen. Der energetische Wirkungsgrad der Elektrolyse von Wasser liegt bei über 70 %.

Der entscheidende Vorteil von Wasserstoff als Energieträger ist, daß er in Brennstoffzellen ebenfalls mit Wirkungsgraden über 60% wieder in Strom gewandelt werden kann, weshalb er sich hervorragend für den Verkehrssektor (Brennstoffzellenantriebe) eignet. Ein Energiesystem, welches Wasserstoff als Energieträger nutzt, kann 80% Gesamtwirkungsgrad von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zum Endkunden erreichen.

Erfreulich ist auch die hohe Energiedichte von Wasserstoff, welche pro Masse dreimal höher ist als die von Benzin. Wasserstofffahrzeuge können entsprechend leicht gebaut werden, viel leichter als reine Elektrofahrzeuge. Bei entsprechender Verdichtung erreicht Wasserstoff auch pro Volumen sehr gute Werte, nämlich das 7-fache gegenüber Akkumulatoren.

Wasserstoff ist als Energieträger vergleichsweise ungefährlich und extrem umweltfreundlich. Entweichender Wasserstoff steigt binnen Sekundenbruchteilen in die Höhe und verflüchtigt sich. In der Erdatmosphäre verwandelt er sich schnell in Wasser. Methan, welches sich nur schwer verflüchtigt, dagegen gefährlicher. Am gefährlichsten ist das Entweichern flüssiger Kraftstoffe wie Benzin oder Diesel, welche am Unfallort verbleiben und ein erhebliches Explosionsrisiko und Umweltschadensrisiko bilden.

Wo sollten Wasserstofferzeugungsanlagen im erneuerbaren Energiesystem integriert werden?

Der Teil der erneuerbaren Stromerzeugung, welcher am häufigsten auftritt (Grundband), sollte offensichtlich direkt als Strom genutzt werden. Es handelt sich dabei insbesondere um Windenergie bei geringen bis mittleren Windstärken, welche 6000 bis 8000 Std. im Jahr verfügbar ist und grob die Hälfte der Windenergiemenge ausmacht. Eine Speicherung dieser Strommengen wäre sinnlos.

Die andere Hälfte der erzeugten Wind- und Solarenergie steht nur 400 bis 2000 Std. im Jahr mit sehr hoher Leistung zur Verfügung. Würde man diese Energiemengen über das öffentliche Netz leiten, um daraus H2 zu erzeugen, wäre dies mit einer Vervielfachung des Netzausbaus verbunden, was viel zu teuer wäre. Würde man alternativ ohne Netzausbau, also nur mit der vorhandenen Netzkapazität arbeiten, dann könnte der jeweilige Elektrolyseur nur dann arbeiten, wenn Netzkapazität frei ist – das würde die Auslastung der Elektrolyse mehr als halbieren und die H2-Erzeugungskosten umgekehr mehr als verdoppeln.

Man sieht leicht – die einzig wirtschaftlich sinnvolle Lösung, ist es, H2 direkt in unmittelbarer Nähe der Stromerzeuger zu gewinnen und den Leitungsneubau damit gering und die Auslastung hoch zu halten. Dabei gibt es auch keine andere Lösung, als die mit bis 2000 Std. im Jahr auftretenden Energiemengen zu nutzen, denn das Grundband muss in die Netze eingespeist werden.