Der Weg zur Wasserstoff-Wirtschaft

Wie das leichte Gas Strom speichern und Industrien grüner machen kann.


Wer diesen Beitrag lesen sollte:

  • WeiterdenkerInnen
  • Umweltbewusste

Lesedauer:

3 Minuten

AutorIn: Florian Streb

i

Wasserstoff hat eine große Zukunft – aber nicht als Auto-Treibstoff, sondern als Langzeit-Energiespeicher in unterirdischen Lagern: So skizziert es Manfred Schrödl, Professor für Energiesysteme an der TU Wien. 

Das größte Problem der Energiewende ist bekannt: Die Sonne scheint vor allem im Sommer und der Wind weht, wann er will. Will man also den im Winter höheren Energiebedarf aus erneuerbaren Quellen abdecken, muss man irgendwie den Strom aus der sonnigen Jahreshälfte konservieren. "Mit Akkus geht das nicht", erklärt Universitätsprofessor Manfred Schrödl. Er ist Vorstand des Instituts für Energiesysteme und Elektrische Antriebe an der Technischen Universität Wien. "Die nötigen Kapazitäten kann man nur mit chemischer Speicherung erreichen." 

Die Speicher sind schon vorhanden

Chemisch gespeichert heißt, dass die Energie in chemischen Verbindungen steckt, aus denen man später wieder elektrischen Strom gewinnen kann. „Auch ein Holzscheit oder ein Stück Kohle sind im Prinzip ein chemischer Speicher“, sagt Schrödl. Die einfachste Möglichkeit, Energie chemisch zu speichern, ist aber, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und den Wasserstoff später zu verbrennen oder in einer Brennstoffzelle zu verstromen. 

Das Praktische daran: Für den Wasserstoff muss man nicht erst riesige Tanks bauen, sondern man kann ihn in ausgebeutete Erdgas-Kavernen, also Hohlräume unter der Erde, einlagern. Das sei keine ferne Zukunftstechnologie, sondern schon heute möglich, erklärt Schrödl: "Erdgas wird auf diese Weise in Österreich auch heute zwischengespeichert. Die Reserven können den Bedarf für einige Monate decken, wenn die Versorgung aus irgendeinem Grund abreißt." Die OMV verpresst zu Forschungszwecken auch bereits Wasserstoff in alte Erdgasfelder.  

Derzeit noch zu teuer

Die zwei große "Aber" liegen nicht in der Speicherung, sondern bei den Kosten und dem Wirkungsgrad, Strom in Wasserstoff und wieder retour zu verwandeln. Sogenannter grauer Wasserstoff, der aus fossilem Erdgas erzeugt wird, kostet nur etwa ein Drittel. "Typische Elektrolyseanlagen von heute erreichen nur ein paar Megawatt", sagt Schrödl. "Und sie werden meistens als Einzelstücke handgefertigt. Hier muss man Upscaling betreiben, damit es billiger wird." Um die Preislücke zu reduzieren, wäre auch eine CO2-Bepreisung hilfreich: "Die Pläne der Regierung sind da ein richtiger Schritt, wenn auch der angedachte Preis für CO2-Ausstoß noch viel zu niedrig ist."

Auch der Wirkungsgrad von Elektrolyseuren soll noch verbessert werden, von derzeit 70 auf mögliche 80 Prozent. Bei der Rückumwandlung in Strom gibt es hier ebenfalls Potenzial: Etwa 50 Prozent Wirkungsgrad schaffen aktuelle Brennstoffzellen, mit weiteren Optimierungen sind laut Institutsvorstand Schrödl vielleicht 60 Prozent möglich. Gasturbinen mit nachgeschalteter Dampfturbine haben einen ähnlichen Wirkungsgrad. "Wenn Sie die beiden Schritte multiplizieren, kommen Sie momentan auf etwa 35 Prozent des ursprünglich hineingesteckten Stroms." Zum Vergleich: Ein Pumpspeicherkraftwerk kommt auf etwa 80 Prozent. Damit lassen sich gut Schwankungen über einige Wochen ausgleichen – aber um den Strombedarf im Winter mit Strom aus dem Sommer zu decken, sind die Kapazitäten viel zu gering.

Nie wieder Koks

Die "Rückverstromung" des Wasserstoffs ist auch wegen des Wirkungsgrads womöglich gar nicht die sinnvollste Anwendung – man kann nämlich auch den Wasserstoff selbst in der Industrie einsetzen. "Bei der Stahlproduktion wird mit Koks Sauerstoff aus dem Eisenerz gezogen. Statt Koks könnte man aber auch Wasserstoff verwenden", meint Manfred Schrödl. Dabei geht es um riesige Energiemengen. Und auch die Düngemittelherstellung ist ein Thema: Dort wird Wasserstoff mit Stickstoff verbunden. Derzeit verwendet man dafür aus Kostengründen Wasserstoff aus Erdgas.

Haustanks möglich, aber teuer

Was im Großen mit Kavernen passiert, ist auch im Kleinen mit hauseigenen Wasserstofftanks denkbar. Stellen wir womöglich in Zukunft in jedem Haus mit Photovoltaik-Strom unseren eigenen Wasserstoff her, um ihn später zu nutzen? "Technisch möglich ist das", sagt TU-Forscher Schrödl. "Es sind sogar schon kombinierte Systeme mit Photovoltaik, Elektrolyse, Tank und Brennstoffzelle erhältlich. Das kostet halt ungefähr 100.000 Euro." Er zweifelt, ob der Preis solcher Systeme so weit sinkt, dass sie nicht nur für Liebhaber interessant sind.

Auch Pkws mit Wasserstofftank sagt Schrödl keinen großen Erfolg voraus. Lieber zeichnet der Professor aber ein Zukunftsbild, in dem Wasserstoff so effizient wie möglich eingesetzt wird – also mit Produktion, Lagerung und Rückumwandlung im industriellen Maßstab: "Wasserstoff wird ein knappes Gut sein. Das heißt, wir müssen ihn dort einsetzen, wo es am meisten Sinn ergibt." Er wagt auch eine Prognose, wann seine Vision von Kavernen-Lagern und Stahlherstellung mit Wasserstoff Realität sein könnte: "Etwa 20 Jahre muss man schon rechnen – vorausgesetzt, die Entwicklung von Elektrolyseuren geht gut voran und Österreich erreicht sein Ziel von 100 Prozent regenerativer Stromproduktion bis 2030."