Wasserstoff - der große Einiger?

Seit einigen Monaten liefern sich die Pro- und Anti-Wasserstoff-Lobbys in den Medien einen gnadenlosen Kampf. Für die einen ist es eine wundersame Lösung, für die anderen ein riesiger Schwindel, den sich die Ölgiganten ausgedacht haben. Die Verlierer dieser Debatte sind die breite Öffentlichkeit, die sich keine Meinung bilden kann, und die Menschheit als Ganzes, die dringend einen Ersatz für fossile Brennstoffe braucht.

Wasserstoff ist nichts, wofür man "pro" oder "anti" sein kann. Es ist nur ein Element. Wasserstoffatome können einige Dinge tun, aber nicht andere. Die Implikation ist, dass wir das Problem der Energiewende nicht lösen können, indem wir uns ausschließlich auf den Umweltschutz konzentrieren. Ohne die Berücksichtigung der industriellen, politischen und sogar der geostrategischen Dimensionen wird nichts erreicht werden. So gesehen hat Wasserstoff das Potenzial, nicht nur ein sauberer Brennstoff zu werden, sondern eine Lösung, auf die sich alle einigen können.

Nachdem Europa die Schlacht um die Batterien so gut wie verloren hat, ist es in das Rennen um den Wasserstoff eingestiegen, weil es glaubt, dass es immer noch eine gute Chance hat, zu gewinnen. Wasserstoff stellt ein riesiges industrielles Potenzial dar, das zahlreiche wirtschaftliche Möglichkeiten mit sich bringen würde, mit all der damit einhergehenden Schaffung von Arbeitsplätzen und sozialer Stabilität. Lokal produzierter grüner Wasserstoff erhält auch eine strategische Dimension, indem er eine größere Energieunabhängigkeit bietet - die Befreiung Europas von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, die von der anderen Seite der Welt importiert werden. Und das gilt nicht nur auf nationaler Ebene, sondern auch für den Einzelnen, denn es ist möglich, Wasserstoff zu Hause aus den eigenen Sonnenkollektoren herzustellen.

Aber zuerst muss man alle Akteure mit ins Boot holen. Das bedeutet, das Potenzial und die Grenzen dieser Technologie zu verstehen.

Da Wasserstoff auf der Erde nicht in seinem Grundzustand existiert, muss er aus anderen Elementen hergestellt werden. Dieser Prozess verbraucht Energie, wohingegen er in der Natur fertig vorkommt. Heute ist fast der gesamte Wasserstoff so genannter "grauer" Wasserstoff, weil er aus Methan hergestellt wird, ein Verfahren, das zwar kostengünstig ist, aber CO2 erzeugt.

Die Hoffnungen richten sich auf die Elektrolyse, bei der mit Hilfe von elektrischem Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Wenn der Strom aus einer erneuerbaren Quelle stammt, ist der erzeugte Wasserstoff nahezu sauber, also "grün". Noch ist diese Methode teurer als die Reformierung von Methan, aber Skaleneffekte und die sinkenden Kosten für erneuerbaren Strom dürften den so erzeugten Wasserstoff innerhalb von zehn Jahren wettbewerbsfähig machen. Schon heute ist in der Schweiz sauberer Wasserstoff, wenn er nicht besteuert wird, zum gleichen Preis zu haben wie besteuerter Diesel, wenn ein Barrel Öl $ 60 kostet.

Aber kann genug erneuerbarer Strom für all den "grünen" Wasserstoff produziert werden, den wir brauchen werden? Wir können dieses Problem lösen, wenn die Kapazität weiter steigt - die EU will die Kapazität ihrer Elektrolyseure bis 2030 um das 40-fache erhöhen. Und vor allem, wenn die unglaubliche Energieverschwendung in allen Sektoren reduziert wird. Energieeffizienz muss mit der Elektrifizierung der Gesellschaft Hand in Hand gehen. Der Schlüsselfaktor, der es Solar Impulse ermöglichte, 43.000 km mit Solarenergie um die Erde zu fliegen, war, dass die Energieeffizienz im Mittelpunkt unseres Ansatzes stand.

Der große Vorteil von Wasserstoff ist, dass er erneuerbare Energieformen speichern kann und damit das Problem löst, dass sie unstetig sind. Wasserstoff wird produziert, wenn es einen Überschuss an Strom gibt; dieser Strom kann dann später freigesetzt werden, wann immer wir ihn brauchen. Die Ausbeute ist noch nicht optimiert, aber jede Menge ist besser, als diese erneuerbare Energie einfach zu verschwenden.

Über den Nutzen von Wasserstoff in der Industrie, in Verbindung mit Stickstoff zur Herstellung von Düngemitteln und in Hochöfen zur Stahlerzeugung, ist man sich einig, aber bei der Mobilität gerät die Debatte ins Stocken.

Hier gibt es zwei Anwendungen: Wasserstoff kann in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt werden und so einen Elektromotor antreiben, oder er kann als Treibstoff in einem Verbrennungsmotor verwendet werden. Jede Möglichkeit hat Vor- und Nachteile.

Eine Brennstoffzelle emittiert nur Wasserdampf - also kein CO2 oder NOx (Stickoxid). Ihr Wirkungsgrad (das Verhältnis zwischen zurückgewonnener und zugeführter Energie) erreicht Spitzenwerte von 45 bis 60 %, was deutlich mehr ist als die 25 bis 30 % eines Benzinmotors

Der Verbrennungsmotor wird als Schuldiger für die Umweltverschmutzung angesehen, während es in Wirklichkeit der verwendete Kraftstoff ist, der diese Verschmutzung verursacht. Heute verbrennen solche Motoren Benzin oder Diesel, und das stößt CO2 und NOx aus: Aber sie könnten sehr gut Wasserstoff verbrennen, mit null CO2. Dann bliebe nur noch NOx übrig - mit Hilfe eines Katalysators. Da die Leistungskapazität von Wasserstoff dreimal so hoch ist wie die von Benzin, hätte ein für Wasserstoff optimierter Verbrennungsmotor bei optimaler Drehzahl einen Wirkungsgrad von 45 bis 50 Prozent, also fast das Doppelte dessen, was mit Benzin erreicht werden kann.

Während sich ein Konsens über die Notwendigkeit abzeichnet, Benzin- und Dieselmotoren zu ersetzen, gehen die Meinungen darüber auseinander, ob Batterien oder Wasserstoff verwendet werden sollen. Für die einen ist die Batterie mit ihrem "fast 100-prozentigen" Wirkungsgrad viel besser geeignet als die Brennstoffzelle, die nur halb so effizient ist. Wir könnten uns daher vorstellen, leichte batteriebetriebene Fahrzeuge für kurze Strecken und schwere wasserstoffbetriebene Fahrzeuge für lange Strecken einzusetzen, wo große Batterien zu umweltschädlich im Bau und zu schwer im Transport wären. Dies könnte Vorteile in Bezug auf Reichweite und Betankungsgeschwindigkeit bringen und würde auch für die Schifffahrt und Luftfahrt gelten.

Was das Verteilernetz betrifft, kann das "Henne und Ei"-Dilemma gelöst werden, indem man den gesamten "Hühnerstall" auf einen Schlag baut, ohne auf Subventionen zu warten. In der Schweiz haben private Partnerschaften alle beteiligten Sektoren zusammengebracht: Hyundai liefert 1.000 Lkw, die Supermärkte Migros und Coop nehmen sie in Betrieb, und die Tankstellen Avia, Agrola und Tamoil versorgen sie mit Wasserstoff. Da dieser mit Wasserkraft erzeugt wird, ist der gleiche Kilometerpreis wie bei Diesel garantiert. Ein ähnliches System wurde auch in Paris von Air Liquide, einem Wasserstofflieferanten, und dem Taxiunternehmen Hype eingerichtet.

All dies beweist, dass, während Batterien der Ölindustrie Angst machen, Wasserstoff ihr eine leichtere Diversifizierung ermöglichen würde, indem ein Teil ihrer Infrastruktur erhalten bleibt und der Fortbestand von Millionen von Arbeitsplätzen gesichert wird - ein fundamentaler Vorteil.

Aus diesem Grund wurde der World Hydrogen Council gegründet. Denn ausnahmsweise stimmen politische, ökonomische und ökologische Interessen überein. Deshalb kann Wasserstoff vielleicht gerade ein Wunder bewirken!

Bertrand Piccard, Präsident der Stiftung Solar Impulse