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Energiewende

Warum Wasserstoff eine sinnvolle Alternative ist

| Redakteur: Katharina Juschkat

Wasserstoff kann als Energiespeicher und in der Antriebstechnik eine sinnvolle Alternative zu konventionellen Lösungen sein. Die Bundesregierung und der TÜV Süd setzen auf Projekte zur Wasserstoffförderung. Wir fassen die Vorteile zusammen.

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Rohrleitungssystem in einer Power-to-Gas-Anlage.
Rohrleitungssystem in einer Power-to-Gas-Anlage.
( Bild: TÜV Süd )

Der Fokus der aktuellen Verkehrs- und Energiewende liegt auf Akkuspeicherung und Elektromobilität. Dabei wird oft aus den Augen gelassen, dass auch Wasserstoff als sinnvolles Speichermedium eingesetzt werden kann und Brennstoffzellentechnologie ein alternativer Antrieb zu Verbrennungsmotoren darstellt.

Um den Durchbruch von Wasserstoff voranzutreiben, soll der industrielle Einsatz in rund 20 Reallaboren erprobt werden. Zudem fördert die Bundesregierung mit dem Wettbewerb Hyland die Entwicklung von integrierten Konzepten und die Stärkung einer regionalen Wasserstoffwirtschaft. Hierbei werden gezielt Regionen gefördert, ein regionales Konzept zur Wasserstoffnutzung im Verkehrsbereich, aber auch für Wärme, Strom und Speicher zu entwickeln. „Das sind wichtige Weichenstellungen“, sagt Reiner Block des TÜV Süd. „Denn der Einsatz von Wasserstoff in der Industrie und im Verkehr wird nach unserer Überzeugung wesentlich zum Erfolg der Energiewende beitragen.“

Einsatz und Vorteil von Wasserstoff

Wasserstoff kann in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden - der Vorteil gegenüber konventionellen Verbrennungsmotoren sind geringere Schadstoffemissionen. Noch besser ist der Einsatz in Brennstoffzellen. Hier erzeugt Wasserstoff elektrische Energie für den E-Motor, der das Fahrzeug antreibt. Es entstehen keine Schadstoffemissionen, zudem ist ein Brennstoffzellenantrieb effizienter als ein Verbrennungsmotor.

Neben Energiespeicher und Fahrzeugantrieben kann Wasserstoff auch in Brennstoffzellen-Kraftwerken oder als Akku-Ersatz in tragbaren Geräten eingesetzt werden. Auch öffentliche Verkehrsmittel wie Busse und Straßenbahnen und sogar Flugzeuge können mit Wasserstoff betrieben werden.

Herstellung, Speicherung und Transport von Wasserstoff

Da Wasserstoff ein sekundärer Energieträger ist, wird er nicht gefördert wie Kohle oder Gas, sondern muss hergestellt werden. In der chemischen Produktion fällt Wasserstoff häufig als Nebenprodukt ab, ebenso wird Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Wesentlich wichtiger in Zukunft aber wird die Herstellung von Wasserstoff mit erneuerbaren Energien: Wind, Sonnenlicht oder Wasserkraft produzieren direkt Strom. Kann der Strom nicht gleich vor Ort verwendet werden, ist es möglich, mittels Elektrolyse Wasserstoff herzustellen und damit die Energie zu speichern und zu transportieren. Auch aus Biomasse lässt sich prinzipiell Wasserstoff herstellen, doch dieses Verfahren befindet sich noch in der Grundlagenforschung.

Gespeichert werden kann Wasserstoff entweder in flüssiger Form in sogennanten Kryotanks. Hier herrscht die höchste Speicherdichte. Kryotanks finden beispielsweise in der Raumfahrt Einsatz. Der Tank muss jedoch gut isoliert sein, und Abdampfverluste sind kaum vermeidbar. Zudem kann Wasserstoff gasförmig in Drucktanks gespeichert werden. Drucktanks finden in den meisten Wasserstofffahrzeugen Einsatz - deren Reichweite ist mit konventionellen Verbrennungsmotoren vergleichbar. Auch kann man Wasserstoff in unterirdischen Kavernen gasförmig speichern. Als dritte Variante kann Wasserstoff in Absorptionsspeichern gespeichert werden. Hierbei setzt man auf Materialien wie bestimmte Metalllegierungen, die Wasserstoff absorbieren. Es bilden sich Metallhydride. Die Speicherkapazität ist zwar sehr gut, aber der Speicher selbst ist schwer und teuer.

Transportiert wird der Energieträger mittels LKW oder in Speicherflaschen. Wenn sich Wasserstoff weiter durchsetzt, wäre es auch sinnvoll, ein Pipelinenetz vergleichbar mit Erdgaspipelines einzurichten. Solche Netze sind schon im Ruhrgebiet und in Leuna vorhanden.

Sicherheitsaspekt Wasserstoff

Wasserstoff ist ein leicht brennbares Gas und entzündet sich gerne. Der TÜV Süd wertet die Gefahr von Wasserstoff jedoch nicht als hoch ein, sondern vergleichbar mit anderen brennbaren Gasen wie Erdgas. Bei Unfällen ist Wasserstoff in Gasform sogar weniger gefährlich als brennbare Flüssigenergieträger - denn Wasserstoff entweicht nach oben und es breitet sich kein brennbarer Teppich aus.

Auf dem Wasserstoff- und Brennstoffzellenportal des TÜV Süd und LBST finden sich umfangreiche Informationen und Services für professionelle Nutzer und interessierte Laien.

Andere sicherheitstechnische Anforderungen als Benzin oder Diesel

TÜV Süd und die Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH (LBST), einem Berater für nachhaltige Energie und Mobilität, begleiten seit Jahrzehnten die sichere Nutzung von Wasserstoff in der chemischen und petrochemischen Industrie und im Verkehrs- und Logistikbereich. „Wasserstoff ist ein ideales Speichermedium für ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten“, erklärt Tom Elliger vom TÜV Süd. „Für den Einsatz als Energiespeicher müssen allerdings etwas andere sicherheitstechnische Anforderungen beachtet werden als beispielsweise bei Benzin, Diesel oder Strom.“ Das erfordere Fachkompetenz und Erfahrung bei Planung, Bau und Prüfung der entsprechenden technischen Anlagen und Komponenten. TÜV Süd und LBST begleiten gemeinsam Kommunen, Regionen und Firmen bei der Konzeption von sicheren und wirtschaftlich sinnvollen Lösungen der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.

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