Klimaschutz als Schlüssel zur Zukunft – Wasserstoff und erneuerbare Energien im Fokus
Klimaschutz muss heute Priorität haben, um unsere Welt lebenswert zu erhalten oder sie wieder zu einem besseren Ort zu machen. Ein zentraler Ansatzpunkt ist die drastische Reduktion fossiler Energieträger und der konsequente Ausbau erneuerbarer Energien. Wasserstoff wird in diesem Zusammenhang als vielversprechender Hoffnungsträger angesehen. Wenn er klimaneutral produziert wird, hat er das Potenzial, die CO2-Emissionen weit über den Stromsektor hinaus erheblich zu senken.
In Deutschland sollen bis 2030 Wasserstofferzeugungsanlagen mit einer Gesamtleistung von bis zu zehn Gigawatt entstehen – ein ehrgeiziges Ziel, das die Energiewende maßgeblich vorantreiben kann. Die begrenzte Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas macht deutlich, dass die Energieversorgung der Zukunft auf nachhaltigen, nahezu unerschöpflichen Quellen basieren muss. Dazu zählen Sonnen- und Windenergie, Wasserkraft, Biomasse, Erdwärme – und eben Wasserstoff, der als „Idealstoff der Energiewende“ gilt.
Die Herstellung von Wasserstoff
Wasserstoff lässt sich durch Wasserelektrolyse gewinnen, ein Prozess, bei dem Wasser (H₂O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zerlegt wird. Hierbei wird elektrischer Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt, der über eine Anode und Kathode geleitet wird. Die entstehenden Gase werden anschließend separat abgeführt, aufbereitet und stehen für vielfältige Anwendungen zur Verfügung.
Speicherung und Transport: Herausforderungen und neue Lösungen
Ein wesentlicher Vorteil von Wasserstoff liegt in seiner relativ einfachen Lagerung und Transportfähigkeit. Eine revolutionäre Entwicklung könnte diesen Prozess in Zukunft noch effizienter machen: Ein interdisziplinäres Team französischer Wissenschaftler hat ein Konzept vorgestellt, bei dem Wasserstoff in Form von Festkörperplatten gespeichert werden kann. Diese neue Technologie erleichtert nicht nur den Transport erheblich, sondern könnte auch logistische und sicherheitstechnische Herausforderungen lösen.
„Die Suche nach grüner, erneuerbarer Energie, die im Überfluss vorhanden ist, ist eine der größten Herausforderungen der Menschheit“, erklärte das Team hinter der Innovation. „Unsere Lösung zur Wasserstoffspeicherung auf industriellem Maßstab ebnet den Weg in eine Zukunft ohne Kohlenstoffausstoß.“
Vielseitigkeit von Wasserstoff
Wasserstoff ist ein wahres Multitalent: Er kann als Energiespeicher, für die Herstellung klimaneutraler Kraftstoffe, als Antrieb für Fahrzeuge oder als Rohstoff in der Chemie- und Stahlindustrie genutzt werden. Insbesondere für die Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen wird Wasserstoff zunehmend als ideale Lösung betrachtet.
Die Dimensionen der Energiewende
Die Herausforderung bleibt groß: Um eine hoch industrialisierte Volkswirtschaft wie Deutschland zuverlässig mit erneuerbarer Energie zu versorgen, sind enorme Speicherkapazitäten erforderlich. Eine Studie des Deutschen Instituts für Wirtschaftsförderung aus dem Jahr 2018 zeigt, dass etwa 16,3 Terawattstunden Speicherkapazität notwendig wären, um die gewohnte Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
Zum Vergleich: Der derzeit größte Lithium-Ionen-Akku in einem Pkw (z. B. von Tesla) hat eine Kapazität von 100 Kilowattstunden. Um die benötigte Speicherkapazität von 16,3 TWh zu erreichen, wären 163 Millionen solcher Batterien nötig – ein kaum realisierbares Szenario. Dieses Beispiel verdeutlicht, dass Wasserstoff als Speichertechnologie eine Schlüsselrolle in der Energiewende einnehmen kann.
Sie erfordert großangelegte, nachhaltige Lösungen, und Wasserstoff steht dabei an vorderster Front. Mit seinem Potenzial zur CO2-Reduktion, seiner Vielseitigkeit und neuen Entwicklungen zur Speicherung und Transportfähigkeit wird Wasserstoff zu einem essenziellen Baustein einer klimaneutralen Zukunft. Gemeinsam mit anderen erneuerbaren Energien kann er dazu beitragen, die weltweiten Klimaziele zu erreichen und unsere Energieversorgung langfristig zu sichern.
Wasserstoff: Energiequelle der Zukunft und unverzichtbares Bindeglied der Energiewende
Die Herstellung von Wasserstoff ist, wie bereits erwähnt, relativ einfach, erfordert jedoch Energie in Form von Strom. Dabei geht ein Teil der eingesetzten Energie als Abwärme verloren, was die Wasserstoffproduktion mit Strom aus fossilen Quellen ineffizient und klimaschädlich macht. Ganz anders sieht es aus, wenn Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind genutzt wird. Dieser Strom ist – theoretisch – kostenlos, da Sonne und Wind keine direkten Kosten verursachen.
Natürlich ist es ideal, Strom aus erneuerbaren Energien direkt und unmittelbar zu nutzen. Doch in Zeiten, in denen mehr Energie erzeugt wird, als verbraucht werden kann, wäre es sinnvoll, den überschüssigen Strom zur Produktion von Wasserstoff einzusetzen. Andernfalls müssten Solaranlagen abgeschaltet oder Windkraftanlagen bei Überproduktion vom Netz getrennt werden. Wasserstoff bietet die Möglichkeit, überschüssigen Strom durch „Power-to-Gas“-Technologien zu speichern und bei Bedarf wieder verfügbar zu machen.
Darüber hinaus kann Wasserstoff anteilig im bestehenden Gasnetz gespeichert und verteilt werden. Die Rückverwandlung von Wasserstoff in nutzbare Energie erfolgt über Brennstoffzellen. Anders als herkömmliche Motoren verbrennen Brennstoffzellen den „Brennstoff“ nicht im klassischen Sinn. Stattdessen wird der Wasserstoff durch eine chemische Reaktion mit Sauerstoff direkt in Strom umgewandelt. Das einzige Nebenprodukt: reines Wasser.
Der Traum vom Wasserstoffauto
Diese Technologie ist ideal für die Zukunft des Automobilbaus. Statt Strom in Batterien zu speichern, wird Wasserstoff in einem Gastank mitgeführt und bei Bedarf in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt. Das lang gehegte Ziel eines Autos, das mit Wasser fährt, ist bereits Realität.
In der Automobilindustrie ist Wasserstoff in Asien besonders präsent. China plant, bis 2030 eine Million Wasserstoffautos auf die Straße zu bringen, und auch Japan und Südkorea investieren massiv in diese Technologie. „Gerade in Ostasien wird breitflächig in die Infrastruktur investiert“, erklärte Oliver Zipse, Vorstandsvorsitzender von BMW. Auch die USA treiben die Entwicklung voran: Ab 2035 sollen dort nur noch emissionsfreie Fahrzeuge – mit Batterie oder Brennstoffzelle – zugelassen werden.
Wie steht es um Deutschland?
In Deutschland setzt die Automobilindustrie unterschiedliche Schwerpunkte. Während Mercedes-Benz und Audi vor allem auf batterieelektrische Fahrzeuge setzen, investiert BMW zusätzlich in die Wasserstofftechnologie. BMW plant zwar, bis 2030 die Hälfte seiner Fahrzeuge batterieelektrisch anzutreiben, möchte jedoch nicht ausschließlich auf Batterien setzen. Angesichts knapper Rohstoffe für Akkus und unzureichender Ladeinfrastruktur sieht BMW im Wasserstoffantrieb ein „fehlendes Puzzleteil“, das batterieelektrische Fahrzeuge dort ergänzt, wo sie nicht praktikabel sind.
Auch im Schwerlastverkehr spielt Wasserstoff eine Schlüsselrolle. MAN, Daimler Trucks und Volvo entwickeln Lastwagen mit Brennstoffzellenantrieb, da sich Batterien für schwere Fahrzeuge, Busse oder Züge auf langen Strecken nicht rechnen. Somit wird Wasserstoff nicht nur im Personenverkehr, sondern auch im Güter- und Schwerlastverkehr an Bedeutung gewinnen.
Die Zukunft von Wasserstoff
Alle Automobilhersteller sind sich einig: Wasserstoff- und batterieelektrische Antriebe werden in der Zukunft koexistieren. Wasserstoff wird als Rohstoff eine zentrale Rolle spielen und sein Einfluss als Energieträger weiter wachsen. Prognosen zufolge sollen bis 2050 rund 50 % der weltweiten Energie aus erneuerbaren Quellen stammen, davon etwa 25 % aus Wasserstoff.
Fazit
Wasserstoff ist mehr als nur ein Hoffnungsträger – er ist ein unverzichtbares Element der Energiewende. Ob als Energiespeicher, Antriebstechnologie oder Bestandteil der chemischen Industrie: Wasserstoff wird die Energieversorgung der Zukunft maßgeblich mitgestalten. Mit seiner Vielseitigkeit und den zahlreichen Einsatzmöglichkeiten ist Wasserstoff der Schlüssel zu einer klimaneutralen und nachhaltigen Zukunft.
