Grüne Wirtschaft

Wasserstoffmobilität – die große Hoffnung im Kampf gegen den Klimawandel

Wasserstoff als alternativer Kraftstoff ist aktuell in aller Munde. Welche Branchen im Bereich Mobilität in Zukunft davon profitieren könnten und was es braucht, um Wasserstoff dort erfolgreich nutzen zu können, erfährst du hier. 

Wasserstoff als alternativer Kraftstoff ist aktuell in aller Munde. Welche Branchen im Bereich Mobilität in Zukunft davon profitieren könnten und was es braucht, um Wasserstoff dort erfolgreich nutzen zu können, erfährst du hier. 

19.07.2022 I Ein Beitrag von Franziska Gissel | Bild: © AIRBUS

Galt er früher als zu gefährlich, gewinnt Wasserstoff heute immer mehr an Ansehen. In Zeiten, in denen der Klimawandel so unaufhaltsam wirkt, scheint Wasserstoff für viele ein Lichtblick zu sein. So legen Politik, weite Teile der Mobilitätsindustrie und Expert*innen aus aller Welt große Hoffnung in das “Superelement”, was uns dabei helfen soll, auf den Gebrauch fossiler Brennstoffe gänzlich zu verzichten. 

Welche Mitglieder des Mobilitäts-Sektors für die Zukunft auf Wasserstoff setzen und vor welchen potenziellen Problemen und Herausforderungen sie stehen, erfährst du in diesem Artikel.

Wasserstoff in der Automobilindustrie

Wasserstoff gilt in der Autoindustrie schon länger als potenzielle Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen. Bisher fahren allerdings noch sehr wenige durch Wasserstoff angetriebene PKWs auf Deutschlands Straßen, was nicht zuletzt an den hohen Preisen der Fahrzeuge liegt. So zahlt man beispielsweise für den Toyota Mirai, der eine Brennstoffzelle besitzt, über 60.000€.

Auch die bisher nicht ausreichende Anzahl an Wasserstoff-Tanksäulen spricht erst einmal gegen die Investition in ein Wasserstoff-Fahrzeug. Wobei Deutschland hier im Vergleich zu den anderen europäischen Ländern weit vorne liegt.

Zudem ist beim Wirkungsgrad der Wasserstoff-Brennstoffzelle in puncto Effizienz noch deutlich Luft nach oben, denn bei der Umwandlung von Strom zu Wasserstoff und wieder zurück, geht viel Energie verloren, ergo kommt nicht die gesamte aufgewendete Energie auch wirklich auf der Straße an.

Dennoch lässt sich das Potenzial von Wasserstoff für die Automobilindustrie nicht verleugnen, denn was beispielsweise die Reichweite oder die Tankzeit angeht, ist der Wasserstoffantrieb dem reinen Batteriebetrieb voraus. 

Zudem werden immer mehr Gelder in die Forschung zum “Superelement” gesteckt, sodass man, wie es die letzten Jahre bereits gezeigt haben, wahrscheinlich auch weiterhin mit Fortschritten in der Wasserstofftechnologie rechnen kann.

Tipp: Wenn du Genaueres über die Funktionsweise einer Wasserstoff-Brennstoffzelle und deren Einsatz im Autoverkehr lernen möchtest, schau doch gerne einmal hier vorbei (Mit Wasserstoff in eine grüne Zukunft – was man über das “Superelement” wissen sollte).

Wer könnte noch vom Wasserstoff profitieren?

Nicht allein die Autohersteller haben ein Auge auf das Element geworfen. Neben dem Einsatz im öffentlichen Personennahverkehr und auf Langstrecken im Schwerlastverkehr, erhofft sich insbesondere die Flugbranche viel vom “Superelement” Wasserstoff. 

Durch die Klimakrise müssen schnell neue Alternativen zu fossilen Kraftstoffen her (Bild: eelco bohtlingk / unsplash).

Wasserstoff für den ÖPNV – geht das?

Die Politik zeigt sich optimistisch, wenn die Rede vom Umstieg auf Wasserstofffahrzeuge im ÖPNV ist.

Auch die Deutsche Bahn hat sich vorgenommen bis 2050 komplett auf Diesel zu verzichten. Seit August 2021 gilt für für den ÖPNV, dass knapp die Hälfte der neu angeschafften Busse sauber fahren, und sich wiederum davon die Hälfte sogar vollständig emissionsfrei fortbewegen müssen.

Aber ist dieser geplante Wandel so einfach umsetzbar? Da scheiden sich die Meinungen verschiedener Expert*innen. Auch wenn die Hoffnung in den Wasserstoff groß ist, wollen sich viele Hersteller der Verkehrsindustrie nicht komplett von anderen Alternativen, wie beispielsweise dem Batteriebetrieb, distanzieren. Das liegt nicht zuletzt an dem hohen Kostenfaktor, den der Einsatz von mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen mit sich bringt. 

Beispiele aus anderen Ländern zeigen die Schwierigkeiten beim Umstieg zu Wasserstoff auf

Dieses Problem war auch der französischen Regierung ein Dorn im Auge, als sie zu Beginn des Jahres 2022 ihr Großprojekt für H2-Busse in Montpellier aus Kostengründen aufgeben musste. Die deutlich höheren Anschaffungs- und Betriebskosten hatten die Projektleiter*innen letztlich dazu veranlasst, vorerst auf Elektrobusse umzusteigen.

Es gibt zwar auch bereits einige Testbusse in Deutschland, doch ob sie irgendwann preisgünstiger und somit langfristig effizient eingesetzt werden können, wird wohl die Zukunft zeigen müssen. 

Der elektrische Solaris Urbino 12 hydrogen Bus fährt mit Brennstoffzelle (Bild: 2022 Solaris Bus & Coach sp. z o.o.).

Wasserstoff im Schwerlastverkehr – kann das funktionieren?

Eine langfristige, effiziente Lösung als Alternative zu fossilen Kraftstoffen wird vor allem im Schwerlastverkehr händeringend gesucht. Fast ein Viertel des CO2-Ausstoßes im deutschen Verkehr ist den LKWs zuzuschreiben. Und der Druck seitens der Politik ist hoch, denn bis 2025 müssen 15% und bis 2030 noch einmal das doppelte dieser Emissionen eingespart werden, sonst drohen den Herstellern Strafzahlungen.

Beispielsweise die Batterie, die in der Zukunft des Automobilverkehrs zwar die Nase vorn zu haben scheint, bietet sich für den Schwerlastverkehr jedoch nicht an. Sie ist schlicht zu groß, hat eine zu geringe Reichweite und bringt zu viel zusätzliches Gewicht auf die Straßen. Abgesehen davon kämen die langen Ladezeiten, die ein vollelektrischer Antrieb fordert, für diese Branche eher weniger in Frage. 

Im Vergleich hat der Wasserstoff in puncto Volumen, Gewicht und Zeitaufwand beim Tankvorgang definitiv die Nase vorn. 

Der aktuell noch sehr hohe Preis stellt für den Güterverkehr allerdings noch eine Hürde dar. Um die Branche überhaupt ausreichend mit grünem Wasserstoff versorgen zu können, muss die weltweite Produktion massiv hochgefahren werden. Bis das gegeben ist, müssten die Schwerlastverkehr-Betriebe auf weniger nachhaltige Wasserstoffressourcen zurückgreifen, was dem Klima letztendlich keinen Gefallen tun würde. 

Daher liegt der Umschwung zum Wasserstoff in der LKW-Branche nicht allein in der Hand der Branche selbst. Auch dort fehlen noch die richtigen Voraussetzungen, um einen Umstieg beschleunigen zu können. Es sind allerdings schon erste Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzelle im Güterverkehr unterwegs. Nun lässt sich abwarten und beobachten, ob sich die LKWs im Einsatz bewähren können.

Airbus entwickeln das "ZEROe Blended Wing Body Concept" Passagierflugzeug, das komplett emissionsfrei fliegen soll (Bild: Airbus).

Emissionsfrei fliegen –  ist das realistisch?

Der europäische Flugzeughersteller Airbus plant bis 2035 ein vollständig CO2-emissionsfreies Passagierflugzeug an den Start zu bringen. Dieses Ziel soll mit Hilfe von Wasserstoff als alternativer Treibstoff zum herkömmlichen Kerosin erreicht werden.

Um Wasserstoff für den Flugverkehr nutzen zu können, gibt es nach aktuellem wissenschaftlichen Stand zwei realisierbare Optionen

Die eine wäre, wie es im Verkehr auf dem Boden auch bereits versucht wird, ein Flugzeug mit Hilfe einer Brennstoffzelle anzutreiben. In dieser reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander und es entsteht Strom und klima-unschädlicher Wasserdampf als Nebenprodukt. Diese Option weist allerdings einen entscheidenden Haken auf: Um genügend Kapazitäten für den Transport der großen Wasserstofftanks zu gewährleisten, müsste ein Flugzeug komplett anders aufgebaut sein. Rumpf, Flügel und Antrieb würden sich von herkömmlichen Modellen stark unterscheiden, was zum einen sehr aufwendig und zum anderen extrem kostspielig wäre. Dennoch hat Airbus für ein derartiges Modell Pläne.

Es steht allerdings noch eine weitere vielversprechende Methode, den Wasserstoff zu nutzen, zur Debatte – und zwar durch die Herstellung synthetischen Kerosins, eines sogenannten E-fuels. Das funktioniert nach dem “Power-to-Liquid Prinzip”, bei dem, mittels Elektrolyseverfahren durch grüne Energie, Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Anschließend wird bereits in der Luft vorhandenes CO2 aus dieser extrahiert und in einem weiteren Schritt mit dem zuvor gewonnenen Wasserstoff zu einem Synthesegas vereint. Daraus wird dann wiederum mit der “Fischer-Tropsch-Synthese” Kerosin hergestellt. Die Nutzung synthetischen Kerosins ist zwar nicht emissionsfrei, die Idee dahinter ist aber, dass für die Menge an ausgestoßenem CO2, welches durch die Verbrennung des Kerosins entsteht, bei dessen Herstellung bereits CO2 aus der Luft entfernt wurde. Es handelt sich also hier eher um ein Ausgleichsprinzip, bei dem sich die Menge an zuvor aus der Luft entzogenem CO2 und dessen erneuter Freisetzung beim Flug in der Waage halten sollen. Ein solches Vorgehen bezeichnet man als CO2-neutral

Der Wandel zum klimafreundlichen Fliegen fordert globales Engagement

Es ist bereits heute möglich, mit Airlines zu fliegen, die dem Treibstoff ihrer Maschinen einen Anteil an E-fuel beimischen, dieser ist jedoch noch verschwindend gering, schlägt sich aber dennoch bereits im Endpreis für die Verbraucher*innen nieder. 

Aktuell gibt es kaum Raffinerien, die E-fuel produzieren. Die deutschen Fluggesellschaften können die Kosten für einen Umstieg auf synthetisches Kerosin nicht allein stemmen, solange konkurrierende Airlines noch herkömmlichen Kraftstoff verwenden. Diese könnten so weiterhin deutlich günstigere Flüge anbieten. Es müssten also alle Länder mitziehen. Ein möglicher Ansporn, um das voranzutreiben, wäre eine Erhöhung der Preise für fossiles Kerosin seitens der Politik, beispielsweise durch eine Besteuerung. Um die EU-weite Steuerbefreiung auf Kerosin aufzuheben, müssten allerdings alle Mitgliedsländer zustimmen. 

Also: Hat man den Wunsch, in Zukunft grüner zu fliegen, wird man wohl in jedem Fall dafür bereit sein müssen, tiefer in die Tasche zu greifen. Doch um als Verbraucher*in überhaupt die Möglichkeit einer nachhaltigen Flugreise zu haben, muss eine globale Kooperation stattfinden, um entsprechende grüne Angebote realisieren zu können. Zum einen aus Gründen der Fairness im Wettbewerb, zum anderen weil einige Länder, beispielsweise durch hohe Sonneneinstrahlung, bessere Voraussetzungen haben, grünen Strom und somit auch größere Mengen grünen Wasserstoffs zu produzieren.

Die Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher ist nur dann klimafreundlich, wenn der Wasserstoff aus erneuerbaren Energien hergestellt wurde (Bild: Pixabay).

Ausblick

Es gibt unterschiedliche Stimmen, die beim Thema Wasserstoff im Mobilitätssektor laut werden. Die einen, die ihre gesamte Hoffnung in das Superelement setzen, und wiederum die anderen, die zwar sein Potenzial anerkennen, aber schlicht noch zu viele Hürden in der Umsetzung sehen. Diese Fraktion hält es noch für einen langen, mühsamen Weg bis der Wasserstoff gegenüber herkömmlichem Kraftstoff auch kostenmäßig konkurrenzfähig werden kann.

Dies gilt für den Flugverkehr, wie auch den Verkehr auf den Straßen. Hier fehlt es ganz besonders an Infrastruktur, um Wasserstoff als grüne Alternative zugänglicher zu machen. Das Tankstellennetz müsste stark ausgebaut und mehr Raffinerien gebaut werden. Für Hersteller muss der aufwendige Umstieg rentabel, beziehungsweise überhaupt erst finanzierbar gemacht werden, das gilt vor allem für den ÖPNV und Schwerlastverkehr. 

Auch wenn unsere Politik den Plan hat, Deutschland in Bezug auf Wasserstoff in Mobilität und Industrie zum Vorreiter zu machen, benötigt das in jedem Fall enge Zusammenarbeit mit anderen Ländern, vor allem um gewährleisten zu können, dass die Produktion des Wasserstoffs grün erfolgen kann. Denn allein wird Deutschland die grüne Energie, die es brauchen würde, um große Mengen Wasserstoff herzustellen, wohl nicht bereitstellen können.

Also: Bei dem Thema grüner Wasserstoff als Hoffnungsträger im Kampf gegen den Klimawandel lauten die Stichworte globale Kooperation und Zeit. Denn genau diese Faktoren wird es benötigen, um mit Wasserstoff Erfolge in der Klimakrise erzielen zu können.

 

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