Grüner Wasserstoff und grüner Strom – die Zukunft der Mobilität?

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2035 ist es soweit – PKW und leichte Nutzfahrzeuge dürfen keine CO2-Emissionen mehr ausstoßen. Aber auch andere Mobilitätsarten, wie zum Beispiel der Schienen-, Schiffs- und Flugverkehr sollen ihren Beitrag zur Emissionsreduktion leisten. Die Diskussion rund um alternative Antriebe und Kraftstoffe ist in vollem Gange. Das Hauptaugenmerk liegt derzeit auf der Elektromobilität, Biokraftstoffen und E-Fuels. Wasserstoff spielt eher eine untergeordnete Rolle. Doch gerade im Fern-, Schienen-, Schiffs- und Flugverkehr könnte Wasserstoff die Lösung sein.

Wie wird Wasserstoff hergestellt?
Es gibt verschiedene Arten Wasserstoff zu produzieren, die jedoch nicht alle ökologisch nachhaltig sind:

  • Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt. Dabei wird das Wasser mithilfe elektrischen Stroms in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der benötigte Strom für die Elektrolyse kommt ausschließlich aus erneuerbaren Energien. Diese Produktion von Wasserstoff ist CO2-frei.
  • Bei grauem Wasserstoff ist der Ausgangsstoff ein fossiler Brennstoff. Erdgas wird unter dem Einsatz von Hitze in CO2 und Wasserstoff umgewandelt. Das entstandene CO2 gelangt allerdings in die Atmosphäre.
  • Bei blauem Wasserstoff handelt es sich im Grunde um grauen Wasserstoff. Jedoch wird das entstandene CO2 gespeichert. Diese Art der Wasserstoffproduktion gilt deshalb als CO2-neutral.
  • Türkiser Wasserstoff entsteht durch die thermische Spaltung von Methan. Anstelle von CO2 entsteht hierbei ein fester Kohlenstoff. Um diese Art der Produktion CO2-neutral zu gestalten, müssen erneuerbare Energien zum Einsatz kommen und der Kohlenstoff muss dauerhaft gebunden werden.

Deutschland wird den Bedarf an Grünem Wasserstoff nicht selbst decken können. Dafür kann nach derzeitigem Stand zu wenig erneuerbare Energie zur Verfügung gestellt werden. Länder wie Kanada, des Mittleren Ostens und Nordafrikas könnten in Zukunft zu den Wasserstofflieferanten werden.

Was ist grüner Strom?
Grundsätzlich kann elektrische Energie aus Licht, Wärme, Bewegung und chemischer Energie erzeugt werden. Dafür werden verschiedene Kraftwerke gebaut: zum Beispiel Kohlekraftwerke, Atomkraftwerke, Wasserkraftwerke, Gasturbinenkraftwerke, Erdwärmekraftwerke oder Windkraftwerke. Nicht alle Produktionsarten sind ökologisch.

Unter grünem Strom bzw. sogenanntem Ökoström versteht man Strom, der zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde. Also in Wind- oder Wasserkraftwerken, in Biogasanlagen oder mit Photovoltaik. Allerdings gibt es in Deutschland keine verbindliche Definition für grünen oder Ökostrom. Der Bundesverband Erneuerbare Energie lässt die Bezeichnung „Ökostrom“ aufgrund der losen Sprachregelung für alles zu, das wenigstens zur Hälfte aus erneuerbaren Energien stammt.

Wie funktioniert ein Wasserstoffauto?
Wasserstofffahrzeuge sind mit einer Brennstoffzelle ausgestattet. Der Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff und die gespeicherte Energie als Strom freigegeben. Dieser treibt einen Elektromotor an. Als Nebenprodukt entsteht Wasserdampf.

Wasserstoff vs. Strom
Vorteile des Wasserstoffs gegenüber Elektrofahrzeugen

  • Schnellere Betankung
  • Größere Reichweite

Nachteile

  • Energieintensive Herstellung
  • Laut einer Studie der Agora Verkehrswende von 2018 beträgt der Wirkungsgrad bei einem E-Auto etwa 69 Prozent, bei einem Wasserstoffauto nur 26 Prozent
  • Wasserstoff ist gasförmig und besitzt eine geringe Energiedichte. Um genutzt werden zu können, muss er jedoch flüssig sein oder über eine höhere Dichte verfügen. Wasserstoff verflüssigt sich bei –253 Grad Celsius oder erreicht bei einem Druck von 700 bar die nötige Dichte. Beides ist aufwendig und energieintensiv.

Ist Wasserstoff Teil der Zukunft der Mobilität?
Wasserstoff wird dann interessant, wenn Elektroantriebe nicht möglich oder sinnvoll sind. Dazu zählt unter anderem der Fernverkehr, in dem große Distanzen eine Rolle spielen, aber auch Einsätze in Land- und Forstwirtschaft, bei Polizei, Feuerwehr, Katastrophenschutz und Militär. Auch im Schiffs-, Schienen und Flugverkehr könnte Wasserstoff eine nachhaltige Lösung sein. Schließlich sind rund 40 Prozent des Schienennetzes nicht elektrifiziert und werden derzeit hauptsächlich mit Diesel-Triebwagen bedient. Die Bundesregierung verabschiedete im Juni 2020 die Nationale Wasserstoffstrategie und fördert die Wasserstofftechnologie mit dem Ziel den CO2-Ausstoß in den Bereichen Industrie, Verkehr und Energie zu senken.

Grüner Strom als Zukunft der Elektromobilität?
Elektroautos sind nur so grün wie der Strom, mit dem sie geladen werden. In Deutschland liegt der Anteil der erneuerbaren Energien bei Stromerzeugung derzeit bei rund 51Prozent. Die Elektromobilität konzentriert sich derzeit auf zwei Bereiche:

  • den Individualverkehr – also PKW und Elektrofahrräder. Hier ist das Fahrzeuggewicht gering und die benötigte Reichweite überschaubar.
  • den Schienenverkehr: als klassisches Massentransportmittel und Güterverkehr.

Wasserstoff im Motorsport
Hersteller und Veranstalter präsentieren immer mehr Wasserstoffprojekte. So schafft der ACO, der Veranstalter des 24h-Rennens in Le Mans, ab 2026 eine Wasserstoffklasse. Toyota hat passend dazu das GR H2 Racing Concept beim Rennen 2023 präsentiert. Auch in der WRC stellte der japanische Hersteller mit dem GR Yaris H2 ein wasserstoffbetriebenes Rallyefahrzeug bei Demonstrationsfahrten vor.

Grüner Strom im Motorsport
Derzeit laufen einige Projekt zur Elektrifizierung im Motorsport. Das Paradebeispiel dafür ist die FIA Formel E Weltmeisterschaft oder die Extreme E im Offroad-Bereich. In Deutschland geht seit 2021 der ADAC Opel Electric Rally Cup an den Start. Aber auch diese Serien sind vom aktuellen Stromangebot abhängig. Wenn in Zukunft der Anteil der Strom aus erneuerbaren Energien steigt, werden auch die Elektroserien „grüner“.

 

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