Kongress: Zukunft der Kohle
Kohle und Wasserstoff - Castor und Pollux

Sind Kohle und Wasserstoff wirklich so unzertrennlich wie Zeus? Söhne? Die Antwort ist ja.

Kohle ist ubiquitär, kein Kontinent ohne Kohlevorkommen. Der Weltkohlemarkt funktioniert, Sicherheit im Umgang, Sicherheit der Versorgung sind gegeben und die Preisvolatilitäten sind moderat. Eine "Kohle - OPEC" erscheint unwahrscheinlich. Die Oligopolisierung von Öl und Gas in der "Energiestrategischen Ellipse" vom Golf über Mittelasien bis Sibirien ist für Kohle schon geografisch unmöglich. Die Kohleverstromung wird durch die steigenden Wirkungsgrade umweltökologisch sauberer; das Ende ist selbst mit Dampfkraftwerken bevorstehender elektrischer Wirkungsgrade von 50% nicht erreicht. Staub, Schwefel, Stickoxide sind des Erwähnens kaum mehr wert.

Klimaökologisch aber wird nach wie vor zuviel Kohlendioxid emittiert. Und, Kohle hat sich im Zuge des Aufkommens von Öl und Erdgas seit Jahrzehnten aus der Hausenergieversorgung und dem Transport auf die zentrale Verstromung und die Stahlproduktion zurückgezogen. An den wachsenden dezentralen Energiemärkten der nahen Zukunft nimmt Kohle nicht (mehr) teil. Hier aber spielt künftig die Musik!

Auch die Energiewandlungskette des Wasserstoffs hat die drei klassischen Kettenglieder Produktion, Speicherung und Transport sowie Nutzung. Eigentümlicherweise hat man das Pferd vom Schwanz aufgezäumt: Die beiden letztgenannten Kettenglieder sind entweder bereits marktgängig oder, vertreten durch die Energie- , die Fahrzeug- oder Heizungsindustrie auf dem Weg in den Markt. Wasserstoff und portable Brennstoffzellen, wasserstoffreiche Verbindungen und stationäre Brennstoffzellen in den Heizkellern und als Kombi-Anlagen, schließlich Wasserstoff an Bord der Autos und Busse sind längst realistische Vision.

Aber: Woher der Wasserstoff? Heute stammt er fast ausschließlich aus der Wasserdampfreformierung von Erdgas oder, in Raffinerien, aus der partiellen Oxidation. Wasserelektrolyse hat es schwer, Strom ist teuer in Deutschland und wird eher noch teurer werden. Erst recht, wenn es um solaren Strom aus erneuerbaren Energien geht.

Also Wasserstoff aus Kohle? Gewiss nur unter der Bedingung der Sequestrierung des mitproduzierten Kohlendioxids! Das in der Entwicklung befindliche Wasserstoff gestützte CO2-freie Kohlekraftwerk ist keine Illusion; es ist ein weiterer Schritt in der seit Jahrzehnten beobachtbaren Tendenz zu Entcarbonisierung (Bild), Hydrogenisierung und damit Entmaterialisierung von Energie: Eine Kohle-Kalziumoxid-Wasser-Emulsion reagiert ohne Sauerstoffzufuhr zu Wasserstoff und Kalziumcarbonat; der Wasserstoff wird in einer Hochtemperaturbrennstoffzelle mit 70% exergetischem Wirkungsgrad verstromt, das Kalziumkarbonat wieder zu Kalziumoxid für die Eingangsreaktion rezykliert und das mitproduzierte Kohlendioxid mineralisiert für den Treibhauseffekt unschädlich endgelagert. Es bedingen sich zwei Entwicklungen: Kohle CO2-frei zu verstromen geht nur über Wasserstoff; und Wasserstoff erhält in Kohle eine Primärenergie, die noch über Jahrhunderte vorhält.

Vorteile oder Nachteile?

Wasserstoff verschafft Kohle wieder Zugang zu den dezentralen Märkten der Hausenergieversorgung und des Transports - eine Renaissance. Zentrale Produktion und dezentrale Nutzung verbinden zentral vorteilhafte CO2-Sequestrierung bei höherer CO2-Dichte mit dezentral vorteilhafter Nutzung von Wasserstoff natürlicherweise geringer Energiedichte. Technisch problemlos können die ersten 10% Wasserstoff auf den Erdgaspipelines mittransportiert werden. Der thermodynamische Nutzen stellt vielleicht den Kardinalpunkt dar: Über Wasserstoff aus Kohle und nachgeschaltete Brennstoffzellen wird das nationale Energiesystem exergetisiert, das zwar energetisch 30% effizient ist, aber exergetisch (zu technischer Arbeitsfähigkeit fähig) bei 15% stehen blieb. Wasserstoff aus Kohle liegt auf der historischen Linie von festen über flüssige zu gasförmigen Energieträgern: Kohle verlässt die relativ schrumpfende Tendenz und nimmt am "gasförmigen boom" teil, sie wird leitungsgebunden und Teil der Sekundärenergiewirtschaft wachsender Bedeutung. "Hydricity", also beide Sekundärenergieträger Strom und Wasserstoff im Verein, nennt Geoffrey Ballard das.

Die Sache hat zwei Achillesfersen: Sie wird teuer und Jahrzehnte brauchen. Wie üblich hält die Entwicklung eine Menge Enttäuschungen bereit. Einige zehn Milliarden und einige Dekaden bis zum ersten Demo-Kraftwerk scheinen gute Kosten- und Zeitschätzungen. Mit ZECA, der Zero Emission Coal Allianz ist in der präkommerziellen Phase internationale Zusammenarbeit eingeleitet.

Wasserstoff und Kohle - Castor und Pollux, sie gehören zusammen. Auf dem Weg in die energetische Nachhaltigkeit ist Wasserstoff für Kohle unverzichtbar. Und energetische Nachhaltigkeit ohne Wasserstoff ist irrational: "Der Weg ist das Ziel!"

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