Benachrichtigung aktivieren Dürfen wir Sie in Ihrem Browser über die wichtigsten Nachrichten des Handelsblatts informieren? Sie erhalten 2-5 Meldungen pro Tag.
Fast geschafft Erlauben Sie handelsblatt.com Ihnen Benachrichtigungen zu schicken. Dies können Sie in der Meldung Ihres Browsers bestätigen.
Benachrichtigungen erfolgreich aktiviert Wir halten Sie ab sofort über die wichtigsten Nachrichten des Handelsblatts auf dem Laufenden. Sie erhalten 2-5 Meldungen pro Tag.
Jetzt Aktivieren
Nein, danke

Gastkommentar Klimaneutralität ist nur mit solarer Wasserstoff-Wirtschaft möglich

Nur mit grünem Wasserstoff sind die Klimaschutzziele in Deutschland und der EU erreichbar. Ein massiver Ausbau der erneuerbaren Energien ist die unabdingbare Voraussetzung dafür.
24.06.2020 - 04:00 Uhr 4 Kommentare
Der Anwendungsbereich von Wasserstoff geht weit über den Verkehrssektor hinaus. Ohne Wasserstoff ist beispielsweise eine Dekarbonisierung in Branchen wie Stahl und Chemie nicht denkbar. Quelle: imago images/Tim Oelbermann
Wasserstoffbus der Stadtwerke Wuppertal

Der Anwendungsbereich von Wasserstoff geht weit über den Verkehrssektor hinaus. Ohne Wasserstoff ist beispielsweise eine Dekarbonisierung in Branchen wie Stahl und Chemie nicht denkbar.

(Foto: imago images/Tim Oelbermann)

In den 1970er- und 1980er-Jahren wurde an der Universität Stuttgart in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) an Technologien zur Transformation einer auf fossilen Energieträgern basierten Energieversorgung hin zur technischen Nutzung der Sonnenenergie geforscht.

Die Professoren C.-J. Winter und W. H. Bloss haben die Ideen der solaren Wasserstoff-Wirtschaft geboren. Ein Pilotprojekt zur Produktion von grünem Wasserstoff („Hysolar“) in Saudi-Arabien wurde realisiert und ein erster mit Wasserstoff angetriebener Pkw (BMW, Prof. W. Peschka) entwickelt.

Rund 40 Jahre später, in denen die Nutzung des „solaren“ Wasserstoffs einige Hochs und Tiefs durchlebt hat, stellt die Bundesregierung ihre „Nationale Wasserstoffstrategie“ (NWS) vor.

Getrieben von den Klimaschutzzielen wird die Dekarbonisierung in den nächsten drei Dekaden über alle Energiesektoren mit klaren Treibhausgas-Reduktionen angestrebt. Zweifelsfrei notwendig sind dafür große Mengen grüner Wasserstoff, hergestellt durch Spaltung von Wasser in Elektrolysen, mit Strom aus erneuerbaren Energien („Power-to-Gas“).

Top-Jobs des Tages

Jetzt die besten Jobs finden und
per E-Mail benachrichtigt werden.

Standort erkennen

    Als Zielgröße für den Bau von Wasserstoff-Anlagen sollen nach der NWS in Deutschland bis 2030 Kapazitäten mit einer Leistung von fünf Gigawatt (GW) entstehen. Unverzichtbar ist dazu der massive, parallele Ausbau von Wind- und Sonnenkraft.

    Die Einstellung der Manager in der Energiewirtschaft und den Industriebranchen mit hohen Treibhausgas-Emissionen (Stahl, Zement, Chemie) scheint sich zu wandeln. Es gibt erste Absichtserklärungen, sich an der Dekarbonisierung aktiv zu beteiligen. Andere betreiben „Green-Washing“, indem sie grünen Strom kaufen, aber nicht selbst in Projekte und Technologien investieren.

    Manfred Norbert Fisch hat 22 Jahre das Institut für Gebäude- und Solartechnik an der TU Braunschweig geleitet, ist CEO der EGSplan Ingenieurgesellschaft Stuttgart und Mitgründer der Green Hydrogen Esslingen. Quelle: privat
    Der Autor

    Manfred Norbert Fisch hat 22 Jahre das Institut für Gebäude- und Solartechnik an der TU Braunschweig geleitet, ist CEO der EGSplan Ingenieurgesellschaft Stuttgart und Mitgründer der Green Hydrogen Esslingen.

    (Foto: privat)

    Noch vor weniger als vier Jahren waren einige der großen Energie- und Industriekonzerne in Baden-Württemberg nicht ansatzweise davon zu überzeugen, sich an der konkreten Entwicklung und Umsetzung eines Klimaquartiers in der Esslinger Weststadt zu beteiligen.

    2016 begann die Planung für das erste klimaneutrale Stadtquartier mit 500 Wohneinheiten für rund 1500 Bewohner: mit der Installation von Photovoltaikanlagen, einem Elektrolyseur mit einer Leistung von einem Megawatt (MW), der täglich 400 Kilogramm grünen Wasserstoff produziert, einem Wasserstoff- und Biomethan-Blockheizkraftwerk, Stromspeichern und einer Wasserstoff-Abfüllstation.

    Zur Realisierung und Finanzierung des Vorhabens wurde ohne Beteiligung großer, etablierter Energieversorger das Start-up „Green Hydrogen Esslingen“ gegründet. „Grüner Wasserstoff rechnet sich nicht, das machen wir ab 2040“, war die Begründung der Absage.

    Planerisches Neuland

    Mit der Herausforderung, das Wasserstoff-Projekt in der Stadt umzusetzen, wurde planerisches Neuland betreten. Ziel war es, mit der Abwärme aus den Prozessen der Elektrolyse das Quartier zu versorgen und dadurch den Nutzungsgrad von rund 60 Prozent auf etwa 90 Prozent zu steigern. Das Klimaquartier in Esslingen wird gemeinsam von Bundeswirtschaftsministerium und Bundesforschungsministerium gefördert und dient heute als Blaupause für einige der kommenden Reallabore.

    Deutschland strebt mit der NWS nach Aussage von Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) an, Weltmarktführer in der Wasserstoff-Technologie (Elektrolysen, Brennstoffzellen, Wasserstoff- Infrastruktur, Wasserstoff-Abfüll- und Tankstationen) zu werden. Ein ambitioniertes Ziel, für das es notwendig sein wird, das „German Engineering“ zu nutzen sowie risikofreudige und innovative Unternehmen zu unterstützen.

    Bis 2030 sollen für die Marktentwicklung sieben Milliarden Euro für Projekte in Deutschland und zwei Milliarden Euro für Beteiligungen in sonnenreicheren Ländern wie Australien, Chile oder in Nordafrika zur Verfügung gestellt werden. Weiterhin ist beabsichtigt, die Forschungsbudgets für diesen Bereich um jährlich dreistellige Millionenbeträge aufzustocken.

    Wenn die EU in ihrer Wasserstoff-Strategie vorsieht, mehrere Milliarden Euro Steuergelder in „blauen“, erdgaserzeugten Wasserstoff zu investieren, wird deutlich, dass man nach wie vor am Transformationsprozess von fossilen zu erneuerbaren Energien zweifelt. An Ideen, Kohlenstoffdioxid als Eis in tiefsten Stellen des Meeres einzulagern, wird seit 30 Jahren geforscht. Auch die aktuellen Vorschläge, es in Salzkavernen einzubringen, schaffen nur weitere ungelöste Baustellen.

    Klimaneutralität für Deutschland bis 2050 ist eindeutig realistisch. Aber der Ausbau der erneuerbaren Energien muss uneingeschränkte Priorität haben und die Reduzierung des Energiebedarfs in allen Sektoren (Gebäude, Verkehr, Industrie) deutlich forciert werden.

    Verkehrssektor braucht grünen Kraftstoff

    Mit der Sanierung von Gebäuden die Klimaziele zu erreichen ist in der verbleibenden Zeit ebenso unrealistisch wie die Wirkung einer weiteren Verschärfung der Energieeinspargesetze für den Neubaubereich bis 2050. Ausschlaggebend sind die CO2-Emissionen, die bei der Errichtung von Gebäuden freigesetzt und im Lebenszyklus nur schwierig bis gar nicht zu kompensieren sind.

    Der Verkehrssektor braucht dringend grünen Kraftstoff und ein Umdenken in den Köpfen der Konzernchefs. Wer heute E-Fahrzeuge mit über 2,5 Tonnen Leergewicht und SUV mit Hybrid-Antrieben den Kunden anbietet, arbeitet gegen die Klimaschutzziele der Bundesregierung.

    Wie aber das Ziel formulieren? „Nahezu klimaneutral“, was eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen bis 2050 um etwa 80 Prozent bedeutet, wie es das Klimaschutzprogramm der Bundesregierung von 2019 vorsieht, oder eine echte Null in der Treibhausgas-Bilanz mit einer hundertprozentigen Vermeidung klimaschädlicher Emissionen, wie es die EU mit dem Green Deal anstrebt?

    Technisch wie wirtschaftlich ist das ein riesengroßer Unterschied. Meine Empfehlung für ein „nahezu klimaneutrales“ Wirtschaften liegt dazwischen und adressiert den Menschen als Bezugsgröße. Die jährlichen anthropogenen CO2-Emissionen sollten auf unter eine Tonne Kohlendioxid je Einwohner reduziert werden. 2019 waren es je Bundesbürger noch achtmal soviel.

    Wenn Klimaneutralität erreicht werden soll, muss der elektrische Strom zu fast 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen bereitgestellt werden. Die benötige Kraftwerksleistung der Erneuerbaren mit aktuell etwa 108 GW, von denen 56 GW aus Wind- und 52 GW aus Sonnenkraft stammen, muss bis 2050 um das Fünffache wachsen.

    Windenergieanlagen (circa 250 GW) werden dann etwa zwei Drittel des regenerativen Stroms erzeugen. Der Ausbau der Photovoltaik auf bis zu 200 GW wird mit rund einem Viertel zur Dekarbonisierung des Stroms beitragen.

    Notwendig ist eine jährliche Zubau-Rate von durchschnittlich zehn bis 14 GW für Wind und Photovoltaik. Verglichen mit der 2019 installierten Leistung von lediglich 2,5 GW sind erhebliche Anstrengungen erforderlich, um den Ausbau zu forcieren.

    Mehr Aufklärung notwendig

    In Deutschland ist der Ausbau der PV- und Wind-Kraftwerksleistung auf 450 bis 500 GW kein Flächenproblem. Für PV-Anlagen sind ausreichend Dach- und Freiflächen vorhanden. 200 GW Photovoltaik würden lediglich zwei Prozent der landwirtschaftlich genutzten Areale bedecken. Im Gegensatz dazu wird der Ausbau von Windrädern an Land und der Bau neuer Strom-Trassen durch die fehlende Akzeptanz in der Gesellschaft unter anderem aufgrund von Naturschutz, Lärmschutz oder dem Landschaftsbild extrem erschwert.

    Es ist Sache der Politik, hier für eine bessere Aufklärung zu sorgen. Auch vor dem Hintergrund, dass Klimaneutralität nicht zum Nulltarif zu haben ist, sondern viele Milliarden erfordert, könnten Beteiligungsmodelle und Betreiberkonzepte auf regionaler Ebene dazu beitragen, die Akzeptanz zu erhöhen.

    Ungeachtet dessen muss sich das Verständnis durchsetzen, dass die Folgeschäden des Klimawandels größer und teurer sein werden als zielorientierte Investitionen in eine nachhaltige Versorgung. Bis 2050 sind nach unseren Schätzungen für Deutschland 30 bis 40 Milliarden Euro jährlich erforderlich, um das Ziel „nahezu klimaneutral“ zu erreichen. Dies ist entspricht rund zehn Prozent des Bundeshaushaltes von 2019 oder in etwa dem jährlichen Verteidigungsetat.

    Die Nachfrage nach regenerativem Strom wird in absehbarer Zeit stark zunehmen. Der Anteil von Wärmepumpen an der Versorgung von Gebäuden wird steigen, die E-Mobilität wird sich durchsetzen, und die Industrie wird aufgrund der Kostensituation für die Verteuerung von Emissionen sowie gegebenenfalls aus Imagegründen auf grünen Strom umsteigen.

    All das macht zusätzlich den beschleunigten Ausbau der PV- und Windanlagen erforderlich. Und jetzt kommt noch der Strombedarf zur Produktion des grünen Wasserstoffs dazu.

    Welche Rolle spielt der grüne Wasserstoff?

    Nur mit grünem Wasserstoff sind die Klimaschutzziele in Deutschland und der EU erreichbar. Die Herstellung kann nur über weitestgehend dekarbonisierten Strom erfolgen. Parallel mit dem Ausbau der Erneuerbaren und den damit einhergehenden hohen installierten (Spitzen-)Leistungen werden volatile Stromüberschüsse in den nächsten Jahrzehnten erheblich zunehmen.

    Die Umwandlung des Überangebots mittels Elektrolyse in grünen Wasserstoff nach dem Prinzip Power-to-Gas wird somit zu einer Schlüsseltechnologie der Energiewende. Der Wasserstoff sollte meines Erachtens in der Nähe des Bedarfs produziert werden.

    Den Wasserstoff in den sonnenreichen ariden Gebieten herzustellen, erfordert große Wassermengen, den Transport des Wasserstoffs und die geopolitische Abhängigkeit. Die Ideen, den Solarstrom über ein Hochspannungsgleichstromübertragungsnetz nach Europa zu transportieren und daraus Wasserstoff für die Industrie und Verkehr zu produzieren, scheint mir sinnvoller.

    Die bei der Elektrolyse entstehende Abwärme – dies sind rund 30 Prozent des eingesetzten Stroms – könnten dann zur Wärmeversorgung in Europa genutzt werden. Die Effizienz steigt damit auf nahezu 90 Prozent.

    Mit grünem Wasserstoff lassen sich nahezu sämtliche Sektoren (Industrie, Verkehr, Gebäude) dekarbonisieren. Wasserstoff lässt sich in synthetisches Methan (Methanisierung) wandeln und in großen Mengen in Erdgasnetze einspeisen. 

    Gleichzeitig kann Methan mit seiner vierfach höheren Energiedichte im Vergleich zu Diesel als Kraftstoff für Verkehrsmittel im Kontext von „weit und schwer“ eingesetzt werden.

    Wasserstoffmoleküle lassen sich verlustfrei speichern, im Gegensatz zu Elektronen in einer Batterie. Ein Grund mehr, grünen Wasserstoff für die Langzeitspeicherung zu nutzen und damit beispielsweise die befürchteten „Dunkelflauten“ zu überbrücken.

    Die Kosten des grünen Wasserstoffs hängen in erste Linie von den Stromgestehungskosten und weniger stark von den Investitionskosten der Elektrolyseanlagen ab. Grüner Wasserstoff wird in den nächsten Jahren für zwei bis drei Euro je Kilogramm produzierbar sein.

    Die Anlagenkosten werden durch eine industrielle Fertigung im GW-Bereich um circa zwei Drittel auf spezifische Investitionen von etwa 500 Euro je Kilowatt sinken. Der (wirtschaftliche) Durchbruch der NWS könnte darüber hinaus entscheidend forciert werden, wenn Strom aus erneuerbaren Energien von den hohen Umlagen aus dem EEG und den Netzentgelten befreit würde

    Quo vadis – Energiewende?

    Änderungen in der Energietechnik durchzusetzen braucht Zeit, beim solaren Wasserstoff sogar fast ein halbes Jahrhundert. Dass die Bundesregierung trotz der zögerlichen Haltung der Konzerne auf grünen Wasserstoff setzt, ist lobenswert, und das Ziel, an die Spitze der Champions-League in dem Bereich aufzusteigen, ambitioniert. Dort spielen Japan, Korea und China schon länger um den Titel „Marktführer“.

    Hätte man die Visionäre vor 40 Jahren in Stuttgart ernst genommen, müsste man heute nicht bei Brennstoffzellen und batterieelektrischen Fahrzeugen hinterherlaufen. Ob die Aufholjagd mit den Milliarden gelingt, wird sich zeigen.

    Wir brauchen in Deutschland Unternehmen, die kurzfristig in der Lage sind, Produktionsanlagen für Elektrolysen und Brennstoffzellen im einstelligen GW-Bereich pro Jahr zu errichten, um damit den heimischen und europäischen Markt zu beliefern.

    Wir brauchen außerdem dringend eine europäische Photovoltaik- und Windindustrie. In der Forschung sind deutsche Institute bereits an der Spitze und melden laufend neue Weltrekorde beim Wirkungsgrad von PV-Zellen.

    Der massive Bedarf an erneuerbaren Energien allein in Deutschland zeigt das große Potenzial. Hochgerechnet auf Europa wird deutlich, dass die Wertschöpfung hier und nicht in Asien stattfinden sollte. Durch hohe Produktivität und Leistungsfähigkeit sollte es gelingen, PV-Module günstiger vor Ort zu produzieren, als sie über den langen und teuren Transportweg aus Asien zu importieren.

    Als Protagonist zur technischen Nutzung der Solarenergie wird mir seit 40 Jahren die Frage gestellt: „Rechnet es sich?“ Es bleibt zu hoffen, dass die Verweigerungshaltung in den Chefetagen der Energiewirtschaft und Industrie in den zurückliegenden Dekaden nun umschlägt und die Manager sich zu ambitionierten und engagierten Machern der Energiewende entwickeln. Die Chancen sind da.

    Mehr: Heilsbringer oder Illusion? Das Potenzial von Wasserstoff im Faktencheck

    Startseite
    Mehr zu: Gastkommentar - Klimaneutralität ist nur mit solarer Wasserstoff-Wirtschaft möglich
    4 Kommentare zu "Gastkommentar: Klimaneutralität ist nur mit solarer Wasserstoff-Wirtschaft möglich"

    Das Kommentieren dieses Artikels wurde deaktiviert.

    • Warum wird das Pferd wird von hinten aufgezäumt - Wasserstoff braucht zuerst Strom, um dann Strom zu liefern. Es gibt bessere Lösungen: dezentrale, mobile, selbstladende, kostengünstige Neutrino-Technologie, der Star aller neuen Energienutzungen macht es möglich: Die Neutrinovoltaic wird die Photovoltaic Ergänzen und Ablösen, denn sie kann unendlich Strom generieren 24h x 365Tage. Neben den Energien aus Wind, Wasser, Wasserstoff und Solar bietet diese innovative Technologie grösste Vorteile. Die Patente der Berliner Neutrino Energy Group für die Einführung der Neutrinovoltaik zur Gewinnung von elektrischem Strom unter dem Einfluss verschiedener elektromagnetischer Strahlung, einschließlich hochenergetischer kosmischer Neutrinos ist jetzt machbar. Die auf der Neutrinovoltaik-Technologie basierenden DC-Neutrinoquellen sind sehr kompakt und wetterunabhängig, erzeugen in einem Grundmodus 24h x 365 Tage Strom und können in Gerätegehäuse oder sogar in Elektroautos eingebaut werden. Sie sind in der Lage, sowohl Geräte als auch einzelne Haushalte und Elektroautos ohne Anschluss an eine zentrale Stromversorgung vollständig mit Strom zu versorgen. Mobile und dezentrale Haushaltsenergie sowie unendliche Reichweiten für die Elektromobilität werden unser Leben weltweit positiv wandeln. Deutsche Ingenieure, Russische Investoren und bald an der amerikanischen Börse zum Ende des Jahres, wird NeutrinoInside mit dieser sensationelle emissionsfreien Energienutzung weltweit begeistern. Stellen Sie sich nur vor: Haushaltsgeräte, Computer, Telefone funktionieren komplett ohne Kabel und Steckdose. Elektroautos brauchen nie wieder Ladestationen und können unendlich ohne Stop fahren. Weltweite Energienachfrage kann mit Neutrino-Energy überall konsequent gelöst werden. Prof.G.Krause beschreibt dieses Ewige Licht in seinem neuen Buch. Neutrino-Energy ist Zukunft.


    • Warum wird das Pferd wird von hinten aufgezäumt - Wasserstoff braucht zuerst Strom, um dann Strom zu liefern. Es gibt bessere Lösungen: dezentrale, mobile, selbstladende, kostengünstige Neutrino-Technologie, der Star aller neuen Energienutzungen macht es möglich: Die Neutrinovoltaic wird die Photovoltaic Ergänzen und Ablösen, denn sie kann unendlich Strom generieren 24h x 365Tage. Neben den Energien aus Wind, Wasser, Wasserstoff und Solar bietet diese innovative Technologie grösste Vorteile. Die Patente der Berliner Neutrino Energy Group für die Einführung der Neutrinovoltaik zur Gewinnung von elektrischem Strom unter dem Einfluss verschiedener elektromagnetischer Strahlung, einschließlich hochenergetischer kosmischer Neutrinos ist jetzt machbar. Die auf der Neutrinovoltaik-Technologie basierenden DC-Neutrinoquellen sind sehr kompakt und wetterunabhängig, erzeugen in einem Grundmodus 24h x 365 Tage Strom und können in Gerätegehäuse oder sogar in Elektroautos eingebaut werden. Sie sind in der Lage, sowohl Geräte als auch einzelne Haushalte und Elektroautos ohne Anschluss an eine zentrale Stromversorgung vollständig mit Strom zu versorgen. Mobile und dezentrale Haushaltsenergie sowie unendliche Reichweiten für die Elektromobilität werden unser Leben weltweit positiv wandeln. Deutsche Ingenieure, Russische Investoren und bald an der amerikanischen Börse zum Ende des Jahres, wird NeutrinoInside mit dieser sensationelle emissionsfreien Energienutzung weltweit begeistern. Stellen Sie sich nur vor: Haushaltsgeräte, Computer, Telefone funktionieren komplett ohne Kabel und Steckdose. Elektroautos brauchen nie wieder Ladestationen und können unendlich ohne Stop fahren. Weltweite Energienachfrage kann mit Neutrino-Energy überall konsequent gelöst werden. Prof.G.Krause beschreibt dieses Ewige Licht in seinem neuen Buch. Neutrino-Energy ist Zukunft.


    • In dem Beitrag ist mir leider ein Schreibfehler unterlaufen, es muss richtig heißen: Gleichzeitig kann Grüner Wasserstoff mit seiner dreifachen Energiedichte im Vergelich zu Diesel als ....

      Weiterhin möchte ich richtig stellen: Ich bin seit 1. Oktober 2019 nicht mehr an der TU Braunschweig.

    • Der Kommentar ist richtig und gut argumentiert, keine Gegenrede von mir. Ergänzend sei hinzugefügt: Erstens, unsere Beziehungen zu Ländern im Mittelmeerraum und nördlichem Afrika auf Ebene Entwicklungshilfe, Flüchtlingskooperation etc. sollte auch immer schon den Aspekt lokale Energieerzeugung aus Solarstrom und schaffen einer Hochspannungsgleichstromübertragung nach Europa/Deutschland beinhalten. Zweitens, nicht eine Technologie und Energiequelle wird alle Probleme lösen, sondern ein Mix aus dezentralen, jeweils immer weiter verbesserten Kleinsystemen.

    Zur Startseite
    -0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%