04 Jun Nachhaltiger Wasserstoff als Teil der Energiewende
Erfahren Sie mehr über die Wasserstofftechnologie und die Möglichkeiten, welche dieser Energieträger für die Transformation hin zu einem nachhaltigen Energie- und Mobilitätssektor bietet.
Was ist H2?
Im Periodensystem der Elemente nimmt das Atom Wasserstoff (H) den ersten Platz ein und dies nicht ohne Grund: Es ist das häufigste chemische Element im Universum, sehr reaktionsfreudig und hat die geringste Atommasse aller Elemente. Das bei Raumtemperatur farb- und geruchslose Gas (Molekül H2) ist auf der Erde beinahe ausschliesslich in Verbindungen anzutreffen, wie in Wasser sowie diversen anorganischen Verbindungen wie Erdöl oder Erdgas.
Gewinnung von H2: Farben weisen auf die Klimabilanz hin
Industriell wird H2 primär aus Erdgas durch Dampfreformation oder aus Kohle durch Vergasung gewonnen. Die Elektrolyse mit grünem Strom ist das nachhaltigste Verfahren: Wasser wird durch Stromzufuhr in die Moleküle Sauerstoff (O2) und H2 gespalten. Auf diese Weise hergestellter Wasserstoff wird als „grün“ bezeichnet. Wird Erdgas oder Kohle zur Herstellung verwendet, spricht man vom „grauen“ Wasserstoff.
Umwandlung von H2 in Energie
Die gespeicherte chemische Energie in H2 kann zu einem späteren Zeitpunkt in kompatiblen Gasturbinen oder Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie und Wärme umgewandelt werden. Die Funktionsweise einer Membran-Brennstoffzelle ist im Prinzip die Umkehrung der Elektrolyse: unter Zufuhr von O2 aus der Umgebung und H2 entsteht Strom und Wärme. Abfallprodukt dieses Prozesses ist Wasser und keine Treibhausgase.
Bedeutung H2 für die Energiewende
In Verbindung mit der Nutzung erneuerbarer Energiequellen kann Wasserstoff somit einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Energiewende leisten. Anbei zwei mögliche Anwendungsgebiete von Wasserstoff als Energieträger.
Anwendung im Wohnsektor
Der Ausbau erneuerbarer Energien erfordert ein Umdenken über die Art und Weise der Energieherstellung und -speicherung. Die Stromproduktion aus Wind oder PV ist sehr volatil. Zu Zeiten des Stromüberschusses bietet sich Wasserstoff als mittel- bis langfristiger Energiespeicher an. Batterien eignen sich gut als Zwischenspeicher, müssten jedoch viel grösser dimensioniert werden um die gleiche Energie wie H2 zu speichern, was ökologisch und ökonomisch nicht sinnvoll wäre. Wasserstoff ergänzt somit die gängigen Batteriespeicher und beide Speichertechnologien eignen sich für die netzunabhängige Stromherstellung und erlauben einen möglichst hohen Grad an Selbstversorgung.
Anwendung im Mobilitätssektor
Auf dem Markt gibt es bereits diverse Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen. Diese sind im Prinzip gleich aufgebaut wie die bereits etablierten Elektroautos. Neben einer Batterie und einem Elektromotor sind zusätzlich Brennstoffzellen und H2-Tanks im Fahrzeug. Bis das H2 in den Tanks ist, muss es allerdings zuerst energieintensiv aufbereitet, zwischengespeichert und an die Tankstelle transportiert werden. Summa summarum ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von unter 40% und somit wesentlich geringer als der Wirkungsgrad von Elektrofahrzeugen. Der Vorteil von komprimiertem H2 liegt jedoch bei der schnellen Betankung analog zu den fossilen Treibstoffen sowie der grossen Reichweite mit einer Tankfüllung. Diese Eigenschaften machen Wasserstoff somit zu einer interessanten Alternative im Schwerlastverkehr. Als weitere Einsatzgebiete von Wasserstoff bieten sich der Schienenverkehr als auch die Luft- und Schifffahrt an.