Ausbau der Wasserstoff-Infrastruktur für eine nachhaltigere Energieversorgung

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Die Welt steht vor der drängenden Herausforderung, nachhaltige Lösungen für die Bereiche der Energieerzeugung und Mobilität zu finden, um dem drohenden Klimawandel entgegenzuwirken und die Umweltauswirkungen zu minimieren. Im Zusammenhang mit der Energiewende macht auch der Wasserstoff als aussichtsreiche Alternative zu fossilen Brennstoffen immer wieder von sich reden. Dabei geht es nicht nur um den Umstieg auf die H₂-Verbrennung bei Antriebstechnologien, sondern auch um eine völlig neue Perspektive auf das Thema Energie.

Da sich Wasserstoff für eine Vielzahl industrieller Prozesse und zur Speicherung erneuerbarer Energien nutzen lässt, könnte er in vielerlei Hinsicht als wichtiges Bindeglied fungieren und bei der Skalierung bestehender Dekarbonisierungskonzepte helfen. Für das Transportwesen spielen zuverlässige Tankanlagen eine entscheidende Rolle und wie auch im Industriesektor ist der Ausbau der Infrastruktur für den langfristigen Erfolg des alternativen Energieträgers entscheidend.

Wasserstofftankstellen für Privat- und Nutzfahrzeuge

Die Wasserstoffwirtschaft, die auf Wasserstoff als sauberen Energieträger setzt, wird allgemeinhin als wichtige Säule der Energiewende gesehen. Durch die Nutzung von Wasserstoff als alternativen Brennstoff lassen sich nicht nur die Kohlenstoffemissionen im Mobilitätssektor auf null zu reduzieren, es eröffnet sich auch eine breite Palette weiterer Anwendungsmöglichkeiten. Er kann beispielsweise in industriellen Prozessen als Energielieferant oder Prozessstoff eingesetzt werden und er erlaubt die Speicherung und Nutzung überschüssiger erneuerbarer Energie, die in Zeiten geringer Nachfrage produziert wird. Hierfür ist jedoch eine breit vernetzte H₂-Infrastruktur notwendig.

Moderne Wasserstofftankstellen bilden die Knotenpunkte dieses Netzwerks und sind für die Wasserstoffnutzung im Verkehrssektor von zentraler Bedeutung. Der per Dampfreformierung oder besser noch Elektrolyse erzeugte Wasserstoff wird in speziellen Tanks bei hohen Druckverhältnissen und/oder niedrigen Temperaturen gelagert, um seine Energiedichte zu erhöhen und so die Kapazität und Effizienz zu optimieren. Der Druck ist auch bei der Betankung selbst entscheidend.

Während Tankstellen für private und kleine Nutzfahrzeuge in der Regel mit 700 bar betankt werden, benötigen mittlere und schwere Nutzfahrzeuge wie Lkws und Busse Zapfsäulen aktuell noch mit 350 bar. Die Befüllung erfolgt ähnlich wie bei herkömmlichem Kraftstoff, sodass der Tankvorgang nur wenige Minuten in Anspruch nimmt. Insbesondere im Bereich des Schwerlastenverkehrs gewinnt Wasserstoff an Bedeutung. Mehrere Staaten und führende Unternehmen aus verschiedenen Branchen unterhalten derzeit Pilotprojekte, die beim Ausbau der wasserstoffbasierten Logistik helfen können.

Vielseitiger Energieträger für das Transportwesen und die Industrie

Im medialen Diskurs um das Potenzial von Wasserstoff geht es meistens um das Thema Mobilität. Und tatsächlich sind Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennzellen in vielerlei Hinsicht eine Alternative zu handelsüblichen Verbrennern sowie zum CNG-Erdgas-Antrieb. Der herausstechende Vorteil gegenüber den fossilen Brennstoffen liegt in der CO₂-neutralen Verbrennung. Auch aufgrund der schnellen Betankungszeit und der Reichweite, wissen Wasserstofffahrzeuge zu überzeugen. Kritik gibt es häufig hinsichtlich des Wirkungsgrads in der Kette von Wasserstofferzeugung bis zur Wasserstoffnutzung.

Doch da genau diese Technologie eine Option zur Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien bietet, profitieren auch andere Wirtschaftsbereiche von der Vielseitigkeit der Wasserstoffanwendungen. Denn grüner Wasserstoff, der mit Solar- oder Windenergie gewonnen wurde, kann anschließend über eine gut ausgebaute Infrastruktur dort zum Einsatz kommen, wo er gerade benötigt wird.

In der Industrie wird Wasserstoff in verschiedenen Prozessen eingesetzt, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Beispielsweise kann Wasserstoff als Reduktionsmittel in der Stahlherstellung verwendet werden, wo er Kohle ersetzt. Auch die chemische Industrie benötigt Wasserstoff als Rohstoff für die Herstellung von unterschiedlichen Produkten. Darüber hinaus lässt sich Wasserstoff als Beimischung im Erdgasnetz oder zukünftig auch in Reinform zum Heizen verwenden.

Zentrale Herausforderungen beim Ausbau der H₂-Infrastruktur

Der Ausbau des Wasserstoff-Tankstellennetzes gilt derzeit als eine der zentralen Herausforderungen in der Energiewende. Nur bei einer ausreichenden Abdeckung mit Tankmöglichkeiten lassen sich alternative Konzepte im Transportwesen langfristig etablieren. Die Option zur gemeinsamen Nutzung desselben Netzwerks durch verschiedene Sektoren (siehe Sektorenkopplung) macht auch den generellen Ausbau der H₂-Infrastruktur notwendig. Daran gekoppelt ist auch die Skalierung der Produktion von grünem, also klimaneutralem Wasserstoff.

Um den Kilopreis so niedrig wie möglich zu halten, müssen moderne Elektrolyseanlagen möglichst große Mengen in kurzer Zeit herstellen. Zu beachten ist auch: Derzeit gehört die Fossilindustrie selbst noch zu den größten Wasserstoffverbrauchern, da das Gas zum Entschwefeln von Mineralölprodukten benötigt wird. Sobald die Nachfrage nach herkömmlichen Energieträgern sinkt, stehen somit zusätzliche Kapazitäten zur Verfügung.