Professor plädiert für Wasserstoff

»Kein Verbrenner mehr ab 2024« 

Ein Wasserstoff aus Bozen auf einem Parkplatz.
+
In Bozen sind zwölf Wasserstoff-Busse im Einsatz.
  • VonSusanne Lüderitz
    schließen

Kempten/Landkreis – Der Abwasserverband Kempten möchte grünen Wasserstoff produzieren und in seiner Energieversorgung autark werden. In seinem Vorhaben Mut zugesprochen wurde dem Verband bei seiner jüngsten Sitzung von Prof. Dr. Werner Tillmetz. Wasserstoff sei auf dem Vormarsch und gerade für den Ausgleich der volatilen Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie interessant. Den Strom aus wind- und sonnenreicher Zeit für die Momente zu speichern, in denen beides nicht zur Verfügung steht, werde ganz entscheidend. 

Im Beirat der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) kam Tillmetz am Vormittag virtuell mit Vertretern der Wirtschaft, Wissenschaft und Ministerien zusammen, die sich über die aktuellen Themen austauschten. Derzeit „machen Wirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) und Verkehrsminister Andreas Scheuer (CSU) in ihren Ministerien richtig Druck“ in Sachen Wasserstoff, berichtete Tillmetz.

Auch bei den Autoherstellern gehe es in diese Richtung. Mit dem Wasserstoff-SUV „Nexo“ sei Hyunday jetzt in Serienproduktion gegangen – ebenso Toyota mit dem „Mirai“. Bis Ende des Jahrzehntes wolle Hyunday jährlich eine Million Fahrzeuge produzieren. Erste Tests gebe es aktuell auch bei BMW und Opel. „Fast alle LKW-Hersteller arbeiten inzwischen mit Wasserstoff“, sagte Tillmetz. Und je länger die zu fahrende Strecke und je schwerer das Fahrzeug, desto mehr lohne sich ein Wasserstoff-Mobil. Im Wasserstoff-LKW von Hyunday würden einfach zwei Brennstoffzellen aus dem PKW eingebaut und gemeinsam mit einer Pufferbatterie betrieben. Derzeit seien etwa 300 Wasserstoff-Busse in Europa unterwegs, die sich gerade für bergiges Gelände wie hier im Allgäu eignen würden. Die von Alstom produzierten Wasserstoffzüge seien aktuell „ziemlich ausgebucht“.

Als beispielhaft benannte Tillmetz die Schweiz. Dort seien aktuell 50 Wasserstoff-LKW im Lebensmittel-Transport unterwegs. Das Ziel laute hier: 1500 LKW bis in drei Jahren. Was in diesem Vorhaben vorbildlich laufe, sei die Vernetzung. Denn nur, wenn Wasserstoff-Produzenten, -Tankstellen und -Abnehmer zusammenarbeiten, mache der Umstieg Sinn. Im Schweizer Förderverein „H2-Mobility“ arbeiteten die Vorstände großer Unternehmen die gemeinsame Strategie aus. Und auch die Fördergeber hierzulande wünschen sich, dass über alle Bereiche hinweg zusammengearbeitet werde. „Kempten ist inzwischen sehr weit in der Planung und Entwicklung fortgeschritten“, so Tillmetz.

Und politisch nicht zu vernachlässigen sei das Argument der Arbeitsplätze: „Das sind die Arbeitsplätze der Zukunft, die aus solchen regionalen Aktivitäten entstehen“, sagte Tillmetz.

Ambitionierte Ziele der Bundesregierung

„Wir sind in einem starken Wandel in der Energieversorgung“, so Tillmetz. Der Beschluss der Bundesregierung vom Mai, bis 2030 die CO2-Emissionen um 65 Prozent zu reduzieren, sei „extrem anspruchsvoll. Da müssen wir richtig schnell sein“. Allein für den Verkehrssektor bedeute dies, dass ab 2024 kein einziger Verbrenner mehr zugelassen werden dürfe. Im Moment werde unser Gesamtenergieverbrauch noch zu etwa 80 Prozent mit fossiler Energie gedeckt. 

Das A und O: die Speicherung

„In der Energieerzeugung von morgen sind Photovoltaik und Windenergie ganz dominant“, sagte Tillmetz. Das Problem: Nachts scheint keine Sonne, Wind bläst auch nicht immer und beides passt ganz oft nicht zum aktuellen Stromverbrauch. „Die Speicherung wird ganz zentral.“ Zwar könnte das mittels Batterien geschehen, doch sei dies nur über einen kurzen Zeitraum wirtschaftlich machbar. Ideal seien Pumpspeicherkraftwerke. Künftig bräuchten wir 1000-mal mehr Speicherkapazität, als wir heute zur Verfügung haben. „Die notwendige Speicherung von Energie über längere Zeit und in größeren Mengen ist nur mit Wasserstoff machbar“, erklärte der Professor.

Momentan wird die überschüssige Energie aus sonnenund windreicher Zeit entweder für 3,8 Cent pro Kilowattstunde billig ans Ausland verschleudert oder Windräder werden abgeregelt – also abgestellt, was teuer sei. „Letztes Jahr haben wir sechs Terrawattstunden abgeregelt. Die Stromkunden haben 1,4 Milliarden Euro dafür bezahlt.“ Und mit einer Terrawattstunde könne man beispielsweise 4000 Wasserstoffbusse das ganz Jahr über betreiben.

Am Beispiel einer privaten Photovoltaik-Anlage auf dem Dach unterstrich der Professor, für wie sinnvoll er Wasserstofffahrzeuge hält: Im Sommer sei es sehr effizient, den Strom vom Dach direkt zum Laden der Batterie seines Elektroautos zu nutzen. Der Wirkungsgrad liege hier bei 70 Prozent. „Aber wo kommt die Energie her, wenn keine Sonne scheint und kein Wind bläst?“, fragte er. Wenn ich Strom aus sonnen- und windreicher Zeit als Wasserstoff speichere, und zum Laden der Batterie wieder in Strom zurückverwandle, dann liegt der Gesamtwirkungsgrad bei etwa 30 Prozent. Wenn man den Wasserstoff aber direkt im Wasserstoffauto nutze, das übrigens auch einen E-Motor an Bord hat, komme man auf einen Gesamtwirkungsgrad von 45 Prozent. Man dürfe hier nicht erschrecken. Der Benziner liege inklusive Ölförderung, Raffinerie und Transport bei nur 15 Prozent. Tillmetz stört, dass Chefs führender Autokonzerne „ständig herausposaunen“, wie schlecht der Wirkungsgrad von Wasserstoff-Fahrzeugen sei.

Und was ist mit Power to Heat?, lautete eine Frage, ist der Wirkungsgrad nicht besser, wenn man den überschüssigen Strom aus der eigenen Photovoltaik als Warmwasser speichert? „Ja – das ist gut, aber so viel Warmwasser kann ich im Sommer gar nicht verbrauchen, wie Strom vom Dach zur Verfügung steht“, erläuterte der Professor. Um die Energie über einen längeren Zeitraum und im größeren Stil für das Heizen des Hauses im Winter zu speichern, seien riesige Wassermengen nötig. Wärmepumpen seien für das Heizen im Winter sehr sinnvoll, „aber dafür brauche ich dann auch grünen Strom, den es im Winter kaum gibt“.

Ein Zuhörer wunderte sich, dass es nicht gefährlich sei, den extrem reaktionsfreudigen Wasserstoff zu lagern, der mit Sauerstoff in der Knallgasreaktion explodiere. Tillmetz erläuterte, dass die Wasserstofftanks (im PKW-Bereich sind das 700-Bar-Druckbehälter) sehr sicher seien. „Wasserstoff alleine kann gar nicht brennen, solange er nicht mit Luft in Berührung kommt“, sagte er, „keiner der Hersteller würde Fahrzeuge auf den Markt bringen, die gefährlich sind.“ Auf der Homepage des ADAC könne man sich Crashtests mit Wasserstoffautos ansehen – das sei völlig unspektakulär.

Transport im Gasleitungsnetz

Ein weiterer Vorteil des Wasserstoffes: Er kann im bestehenden Erdgasnetz befördert werden. Das spare Kosten, denn die Leitungen seien schon da. Lediglich die Dichtungen müssten auf den Wasserstoff angepasst werden. „Damit kann man zehnmal so viel Energie wie in einer Hochspannungsleitung transportieren“, so Tillmetz. Auch, um die Energie in Form von Wasserstoff aus den sonnen- und windreichen Mittelmeerländern hierher zu befördern, eigne sich das Erdgasnetz. Derzeit sei in Deutschland geplant, ein 1500 Kilometer langes Erdgas-Netz auf Wasserstoff umzurüsten. (Siehe auch Interview unten.)

Susanne Lüderitz

Wer ist Prof. Dr. Werner Tillmetz?

Prof. Dr. Tillmetz leitete von 2004 bis September 2018 als Mitglied des Vorstandes den Geschäftsbereich Elektrochemische Energietechnologien am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und gehört der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Ulm an. Mehr als 30 Jahre forschte er zu Batterien, Brennstoffzellen, umweltfreundlicher Energieversorgung und neuen Antriebskonzepten. Tätig bei Daimler-Benz und Ballard Power Systems, wo er die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Brennstoffzellen für Elektromobilität vorantrieb. Bei der Süd-Chemie AG leitete er das globale Katalysatorgeschäft für den Umwelt- und Energiebereich. Mitglied in Gremien wie der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE), der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW), des Advisory Council der Emerald Ventures (Zürich) und des Science Council der Total SE (Paris). 

Prof. Dr. Tillmetz im Interview

Der Weltdiversitätsrat hat 2019 eine Studie herausgebracht, aus der hervorgeht, dass wachstumsbasiertes Wirtschaften das Ökosystem zerstört. Das beißt sich doch mit dem Setzen auf Wasserstoff, oder was sagen Sie dazu?
Prof. Tillmetz: „Nein – ganz im Gegenteil: der Umbau auf eine global klimaneutrale Wirtschaft, die dann auch unser Ökosystem schützt, ist nur mit Wasserstoff möglich. Neben einem nachhaltigen Energiesystem gibt es aber auch noch viele andere Themen wie zum Beispiel Lebensmittel aus heimischer Produktion, die für ein intaktes Ökosystem wichtig sind.“
Andere Wissenschaftler sagen, bis hin zu Reichweiten von 800 bis 1000 Kilometern würden Wasserstofffahrzeuge (auch große schwere LKW) etwa die doppelte Energiemenge wie E-Fahrzeuge benötigen. Und weil man bei E-Bussen und E-Zügen mit Oberleitungen und Schnellladesystemen an den Haltestellen arbeiten könne, würden viele Hersteller erst einmal auf E-Fahrzeuge setzen. Was sagen Sie dazu?
Prof. Tillmetz: „Die Kollegen haben in vielen Punkten die Situation eigentlich ganz gut analysiert, aber leider die falschen Schlussfolgerungen gemacht. Um den fehlenden grünen Strom in den Wintermonaten zu kompensieren, setzen sie voll auf Erdgaskraftwerke und mit 90 Gigawatt Leistung gleich auf dreimal so viele, wie heute vorhanden sind. Diese Investition wird niemand tätigen, auch wenn sich Russland über einen steigenden Gasverbrauch in Europa sehr freuen würde.“
Es war gemeint, die Gaskraftwerke mit einem mittels Elektrolyse aus Wasserstoff hergestellten Gas zu betreiben, also ohne Gas von Herrn Putin. Die Forscher sagen aber, dass aber vorher auf andere Speicheroptionen zurückgegriffen werden sollte.
Prof. Tillmetz: „Wenn wir die Gaskraftwerke mit Wasserstoff betreiben wollen, dann passt das zu dem Szenario, das ich präsentiert hatte. Das ist die einzige Möglichkeit, in den sonnen- und windarmen Zeiten die künftige Stromversorgung CO2-frei zu ermöglichen.
Dabei ist folgender Punkt wichtig: Die Stromerzeugung in einer Gasturbine (ob mit Erdgas oder Wasserstoff) hat einen Wirkungsgrad von etwa 40 Prozent.
Wenn ich von Wasserstoff ausgehe und daraus zunächst Strom mache, um diesen dann zum Laden von E-Fahrzeugen zu verwenden, dann komme ich auf einen Gesamt-Wirkungsgrad von nur etwa 30 Prozent: 0,4 (Gasturbine) mal 0,7 (E-Antrieb inklusive Laden der Batterie = 0,28).
Wenn ich den Wasserstoff direkt zum Tanken der H-Fahrzeuge verwende, dann komme ich auf einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent: 0,9 (für den Verdichter der H2-Tankstelle) mal 0,6 (für das Wasserstoff-E-Fahrzeug) = 0,54.
In Summe heißt das: Für den Betrieb des Batterie-E-Fahrzeuges brauche ich etwa doppelt so viel Wasserstoff im Vergleich zu dessen direkter Nutzung in einem Wasserstoff-E-Fahrzeug. Das bedeutet auch die doppelten Kosten für den ‚Kraftstoff‘.
Noch ein Punkt, der mich immer sehr nachdenklich stimmt: Die Kollegen sind ja nicht die einzigen, die in Deutschland so argumentieren. Vielfach wird die Diskussion sehr ideologisch geführt und viele nutzen das, um ihre wirtschaftlichen Interessen zu verfolgen. Interessant ist aber, dass asiatische Länder und auch skandinavische Länder (auch die Schweiz) ganz anders denken und beide Technologien konsequent in den Markt bringen. Damit laufen wir (Deutschland) in die Gefahr, wieder einmal den ‚Zug zu verpassen‘.“
Vielen Dank für das Gespräch.

Auch interessant

Meistgelesene Artikel

Kemptens Kartjugend stark im Slalom
Kempten
Kemptens Kartjugend stark im Slalom
Kemptens Kartjugend stark im Slalom
Unterirdisches Kempten
Kempten
Unterirdisches Kempten
Unterirdisches Kempten
Kemptener Box-Promoter holt WBF-Titelkampf ins Eisstadion 
Kempten
Kemptener Box-Promoter holt WBF-Titelkampf ins Eisstadion 
Kemptener Box-Promoter holt WBF-Titelkampf ins Eisstadion 
Corona-Ticker Kempten: Mehrere Corona-Fälle nach Abiturfeier in Kempten
Kempten
Corona-Ticker Kempten: Mehrere Corona-Fälle nach Abiturfeier in Kempten
Corona-Ticker Kempten: Mehrere Corona-Fälle nach Abiturfeier in Kempten

Kommentare