Wasserstoff vor dem industriellen Durchbruch

Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft. Er kann mit erneuerbaren Energien erzeugt werden. Noch ist er teuer und kostet über 80 Euro/MWh. Damit könnte er erst bei einem CO2-Preis von 300 Euro/t mit Erdgas konkurrieren. Zwischen 2030 und 2040 wird Wasserstoff preislich mit Diesel konkurrenzfähig werden. 2050 wird der Bedarf an wasserstoffbasierten Energieträgern in Deutschland bei etwa 400 bis 900 TWh liegen. Zum Vergleich: Derzeit werden 2.600 TWh Energieträger (Erdöl, Erdgas, usw.) pro Jahr importiert.

Reiner Wasserstoff kaum lager- und transportfähig

Da Wasserstoff bei Raumtemperatur ein flüchtiges Gas mit niedriger Energiedichte ist, muss er für Transport und Lagerung bearbeitet werden. Er kann durch hohen Druck oder tiefe Kühlung (-252°C) verflüssigt werden. Das ist sehr energieaufwendig und lohnt sich daher nur für kurze Strecken oder Lagerzeit. Deshalb wird er in andere Rohstoffe umgewandelt, oder in Trägerstoffen gespeichert. Jene Stoffe, mit denen das bei niedrigstem Energieverlust möglich ist, werden sich durchsetzen

LOHC in den nächsten Jahren am besten geeignet

In den nächsten Jahren ist LOHC die beste Lösung zur Speicherung. LOHC steht für Liquid Organic Hydrogen Carrier, also flüssiger organischer Wasserstoffträger. Diese können mit der bestehenden Kraftstoff-Infrastruktur transportiert und gelagert werden. LOHC ist besonders effizient, wenn die zur Entnahme des Wasserstoffs aus dem Trägermaterial nötige Wärme von 250°C bis 300°C als Abwärme vorhanden ist. Ohne geht etwa ein Viertel des gespeicherten Wasserstoffs bei der Entnahme verloren.

LOHC kaum explosionsgefährlich und wenig giftig

LOHC ist ein sehr sicheres Material, weniger gefährlich als Diesel. Aber auch schwer. Weite Transportwege oder die Nutzung als Flugzeugantrieb sind daher zu teuer. LOHC wird dort auf Dauer der bevorzugte Wasserstoffträger bleiben, wo ein unkomplizierter Einsatz eines sicheren Kraftstoffs gefragt ist und das Gewicht nicht zu steigenden Kosten führt. Etwa bei Bau- oder Landmaschinen.

Mittelfristig wird Ammoniak zum billigsten Speicherstoff

Eine große Zukunft als Wasserstoffspeicher hat Ammoniak, weil der Energieverlust von allen Speichermöglichkeiten der geringste ist. Er enthält derzeit 52% der Energie, die zu seiner Erzeugung genutzt wird. In einigen Jahren werden es durch Weiterentwicklung von Katalysatoren 60% sein. Wohl schon Mitte der dreißiger Jahre wird Ammoniak billiger als LOHC, dessen Energieverluste kaum verringert werden können.

Besonders große Energienachfrager werden Ammoniak nutzen. So etwa die Schwerindustrie, die Schifffahrt und Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung. Nachteile des Stoffes: Er ist giftig und ätzend und muss zur Verflüssigung auf -33°C gekühlt werden. Großanwendern mit geschulten Mitarbeitern bereitet er keine Probleme, für Nutzer kleiner Mengen ist er zu riskant.

Methanol für Anwendungen, die sichere Kraftstoffe erfordern

Lkw oder Flugzeuge können nicht mit Ammoniak betrieben werden, weil jeder Unfall kaum berechenbare Folgen hätte. Flugzeuge werden wohl synthetischen Methanol tanken, das etwa 15% teurer als Ammoniak sein wird. Aktuell bleiben bei der Herstellung von Methanol aus Wasserstoff nur 45% der ursprünglich zugeführten Energie übrig, in Zukunft werden es 56% sein. Methanol bietet den besten Kompromiss zwischen CO2-Armut, hoher Energiedichte und den Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt. Für Fern-Lkw ist die günstigste CO2-freie Lösung eine elektrische Oberleitung über Autobahnen und Batterien für kurze Strecken. Nur wenn sich diese Lösung nicht durchsetzen kann, kommt auch hier Methanol in Frage.