Wasserstoffinfrastruktur: Über die Mobilität in andere Märkte

Gastautor Portrait

Dr. Ulrich Bünger

Ludwig-Bölkow-Systemtechnik
29. September 2014

Frische Impulse
Der Energieträger Wasserstoff zeichnet sich in Kombination mit dem Energieträger Strom insbesondere durch seine Universalität bezüglich der Erzeugung, des Transports/Verteilung und seines Verbrauchs aus. Das macht es so leicht, über seine Vorteile zu schreiben, aber wegen der Notwendigkeit der Einbindung vieler Akteure so schwer, kommerzielle Märkte zu entwickeln.

Die Diskussion um die bevorstehende Markteinführung der wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellentechnologie für die Mobilität hat in den letzten fünf Jahren insbesondere durch zwei Entwicklungen wieder an Fahrt aufgenommen. Zum einen hat sich das Einführungsprogramm batterieelektrisch angetriebener Straßenfahrzeuge als ambitiöser herausgestellt als geplant, da die erwartete Nutzerakzeptanz in Deutschland ohne weitere politische Unterstützungsmaßnahmen ausgeblieben ist. Zum anderen hat die industrielle Einsicht um die Erfordernis eines chemischen Energieträgers zur großtechnischen Speicherung von zunehmend erneuerbar erzeugtem Strom über Wochen aufgezeigt, dass Wasserstoff künftig nicht nur im Verkehrssektor benötigt wird. Eng verbunden mit der Nutzung von Wasserstoff zur Speicherung von Elektrizität ist das Konzept Power-to-Gas (PtG), dessen beide Zweige, Power-to-Hydrogen (PtH2) und Power-to-Methane (PtCH4), über die großskalierte Produktion von Wasserstoff mit Hilfe von Elektrolyseuren führen.

Starke Rolle des Verkehrssektors
Auch wenn der neue Impuls für einen breiten Einsatz von Wasserstoff aus dem Elektrizitätssektor kam, wird aber aus Sicht des Verkehrssektors die Mobilität der frühe Motor sein, der technische und ökonomische Lernkurven zur Bereitstellung von (regenerativ Wasserstofftankstelleerzeugtem) Wasserstoff als erster durchlaufen lässt. Der Aufbau einer Infrastruktur für Wasserstoff als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge steht in mehreren Weltregionen wie ab 2015 und in größerer Breite ab 2020, also kurzfristig, bevor, glaubt man den Protagonisten aus Industrie und Politik. Sowohl die USA/Kalifornien, Japan, Südkorea und Europa (Deutschland, Skandinavien, Großbritannien, Frankreich, …) betreiben starke Programme zur Kommerzialisierung von Brennstoffzellenstraßenfahrzeugen.
Damit werden alle heutigen Wasserstoffnutzer z.B. in der Chemieindustrie als auch die künftigen Nutzer wie die Strom- oder Erdgasindustrie diese Vorteile zu ihrem wirtschaftlichen Vorteil nutzen können. Alle haben sich in detaillierten Analysen bereits ein Bild von potenziellen Märkten für Power-to-Gas und den Eintritt in diese gemacht.

Steinige Erkenntnispfade
Noch allerdings haben die Akteure aus den unterschiedlichen Wasserstoff-Märkten noch nicht zueinander gefunden. Das ist aber dringend erforderlich, um die potenziellen wirtschaftlichen Synergien der gemeinsamen Nutzung einer Wasserstoff-Infrastruktur zu erschließen. Während sich jedoch die Einführung erneuerbar hergestellten Wasserstoffes in der Chemieindustrie ausschließlich an Preissignalen bei sonst gewohnten Infrastrukturen orientiert, muss die Annäherung des Strom- und Erdgassektors noch strukturelle Änderungen und deren Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit einer breiten Einführung von Wasserstoff zur Unterstützung des Energieträgers Strom verstehen lernen. Diese bestehen z.B. in der Chance, auf einen in der Öffentlichkeit ungeliebten Stromnetzausbau zu verzichten und in einer Wasserstofftankstellezunehmenden Dezentralisierung der Stromerzeugung samt Speicherung. In sogenannten Energiestellen ließen sich dann Kraftstoff, Strom, Wärme und sogar Kälte nach Bedarf geregelt aus verteilten kleinen Anlagen bereitstellen. Aus Sicht des Strommarktes hätte dieses gegenüber der Nutzung von batteriegetriebenen Pkw den großen Vorteil, dass das sogenannte Demand Site Management (DSM), also die Lastregelung durch Kurzzeitspeicherung, nicht beim Verbraucher „an jeder Steckdose“, sondern regional gebündelt durch lokale Netzdienstleister erfolgt. Dieses wäre ein klarer Beitrag zur Robustheit der Energieversorgung bezüglich Ausfallsicherheit, Ersparnis von Anlageninvestitionen auf Niederspannungsebene im Stromnetz und verlässlichen professionellen Umgang mit Energie.

Infrastruktur  – zum Teil schon da
Zum Schluss sei noch darauf hingewiesen, dass bereits heute eine funktionsfähige und vor allen Dingen sichere Wasserstoffinfrastruktur existiert. Für die Chemie- und Petrochemieindustrie ist Wasserstoff einen wichtiger Rohstoff. Insgesamt 1.600 km Wasserstoffrohrleitungen sind in Europa verbaut, die bekanntesten wohl in Deutschland mit 240 km im Ruhrgebiet und mit 135 km in Leuna-Bitterfeld. Eine Vision schließlich ist, das bundesweit dichte Erdgasnetz mit wachsenden Anteilen von zugemischtem Wasserstoff aus Power-to-Gas-Anlagen und die regionalen Wasserstoffnetze zusammenwachsen zu lassen. Aber auch mit Lkw-Trailern lässt sich Wasserstoff bereits heute sicher und unauffällig über deutsche Straßen bewegen. Denn bei aller Dezentralisierung wird auch zentral erzeugter, erneuerbarer Strom z.B. aus Offshore Windenergie in Norddeutschland in Salzkavernen über Wochen bei Windflauten gespeichert und zum Verbraucher transportiert werden wollen. Eine regionale Differenzierung der Energieversorgung Deutschlands ist künftig wohl zu erwarten. Eine schöne und bunte Zukunft, wie ich meine.
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Seite des Bundesverkehrsministeriums: Zukunftstechnologien
Meta-Studie: Die Rolle von Wasserstoff in der Energiewende
Studie (englisch): Speicherung von Wasserstoff 
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Über den Wasserstoff zur Energiewende?
Bisher erschienen:
Die Brennstoffzelle im ÖPNV, Steffen Raff (Stuttgarter Straßenbahnen AG)
Alternative Kraftstoffe, Alexander Thomas (Netze BW)
Grüner Wasserstoff für den Verkehr, Werner Diwald (DWV)
Auf dem Weg in die Wasserstoffgesellschaft, Patrick Schnell (CEP und Total Deutschland)
>> Wasserstoffinfrastruktur, Dr. Ulrich Bünger (Ludwig-Bölkow-Systemtechnik)

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