Wasserstoff: Die Zukunft der Energie

. Deutschland, das Land, das zu den größten Energieverbrauchern der Welt gehört. Das Problem: Fast 80% unseres Energieverbrauchs wird gedeckt durch die 3 großen fossilen Energieträger: Kohle, Öl und Gas. Mein Name ist Daniela Schmidt. Ich lebe in diesem Land. Das hier ist sowas wie das Rückgrat unserer Gesellschaft. Indem wir Kohle und andere fossile Energieträger verfeuern, können wir so leben, wie wir leben. Das Problem: Das Zeug macht irre viel Dreck. Jede und jeder von uns hier in Deutschland ist im Schnitt pro Jahr für 8 t CO2-Ausstoß verantwortlich. Gucken wir den Tatsachen ins Auge. Das Zeitalter der fossilen Energieträger ist vorbei, die Fristen stehen. Kohleausstieg bis 2038,
Klimaneutralität bis 2045. Da kann man sich fragen: Heißt das, wir müssen in Zukunft extreme Abstriche machen? Oder gibt es eine Energie-Alternative, die es uns ermöglicht, unseren Lebensstandard zu halten? Bei diesem Thema schwirrt eine Sache durch den Raum, die nicht so gut greifbar ist wie ein Kohlestück, dafür aber sauber, weil CO2-neutral: Wasserstoff. Der Schriftsteller Jules Verne hat schon vor 150 Jahren von Wasserstoff geschwärmt: "Das ist die Kohle der Zukunft!" Ist da was dran? * spannende Musik * Ich mache mich auf die Suche nach Wasserstoff und pushe dabei weiter meine CO2-Bilanz. Autofahren ist mit Benzin und Diesel nicht klimaneutral. Oh Mann. Aber konzentrieren wir uns auf den Wasserstoff. Wassersstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. 90% aller Atome sind Wasserstoffatome. Entstanden nach dem Urknall
war Wasserstoff verantwortlich für die Bildung des Sonnensystems, der Sterne und Planeten. Krass. Aber auf der Erde gibt es kaum Wasserstoff in purer Form, sondern in gebundener Form. Gebunden in Wasser, ist ja klar. Da bedeckt Wasserstoff über 2/3 der Erdoberfläche. Wir haben ja Wasser satt. Hier, das Leitungswasser in meiner Trinkflasche. Aber wie kriege ich da den Wasserstoff raus? Am Rand der brandenburgischen Kleinstadt Prenzlau steht ein "Hybridkraftwerk". 2011 in Betrieb genommen als weltweit erstes Wasserstoff- Wind-Biogas-Hybridkraftwerk. Hier wird Wasserstoff hergestellt. Wie das funktioniert, erklärt mir der Betriebsleiter der Betreiberfirma Enertrag, Sven Herrmann. Hier wird Wasserstoff hergestellt? Richtig. Das ist der Elektrolyseur. In dem spalten wir Wasser in seine Grundbestandteile auf, in Wasserstoff und Sauerstoff, durch Strom, das heißt Elektrolyse. Weil man den Prozess hier nicht sehen kann, zeigt mir Herr Herrmann ein Experiment. Dafür benutzen wir Dinge, die es in fast jedem Haushalt gibt: Leitungswasser aus meiner Trinkflasche. Salz, um die Leitfähigkeit des Wassers zu erhöhen. Und ein Stück Metall
von einem Kleiderbügel, in eine Spritze eingesetzt, mit Kleber abgedichtet, fertig. Bei jedem Experiment setzen wir eine Schutzbrille auf. Okay. Jo, passt. Das ist unsere Kathode. In diesem Behälter fangen wir den Wasserstoff auf. Hier klemmen wir nachher den Minuspol ran. Als 2.Elektrode benutzen wir ein Stück Metall, in dem Fall einen Nagel. Das ist die Anode. Den halten wir ins Wasser. Die Kathode ist die negative Seite, die Anode die positive. Das Röhrchen ist voll mit Wasser. Und schön dicht. Genau. Jetzt würde ich Sie bitten, stecken Sie den Stecker in die Steckdose. Okay. Strom läuft. * spannende Musik * Was hier passiert, nennt sich Elektrolyse. Es ist die Aufspaltung
von Wasser mittels Strom. Am Minuspol, der Kathode, entsteht Wasserstoff. Und am Pluspol, der Anode, entsteht Sauerstoff. Und zwar doppelt so viel Wasserstoff wie Sauerstoff. 2 x H und 1 x O = H2O. Wie Sie sehen, geht der Füllstand im Röhrchen runter und füllt sich mit Wasserstoff. Hier oben, die Lücke, da ist jetzt Wasserstoff drin? Da ist Wasserstoff drin. Purer Wasserstoff. Das ist abgefahren, dass da gerade Wasserstoff entsteht. * spannende Musik * Wasserstoff weist man durch eine Knallgasprobe nach. Wenn wir die Spritze rausnehmen und Feuer dranhalten, muss es einen Knall geben. Wie Sie sehen, ist der Behälter relativ leer. Wasserstoff ist leichter als Luft, steigt nach oben. Wenn wir das rausnehmen und Feuer dranhalten, das machen wir mal ... Ich habe etwas Schiss. * leiser Knall * Okay, war nicht so schlimm. Das war Leitungswasser aus meiner Trinkflasche. Das heißt, dass hier Wumms drinsteckt. In Ihrer Flasche Wasser steckt ganz viel Energie. Diese Energie hat in der Vergangenheit den Ruf des Wasserstoffs extrem beschädigt. Viele kennen die Bilder von 1937, das Luftschiff "Hindenburg": 200.000 m3 Wasserstoff verbrennen in nur 32 Sekunden. Dabei ist man sich heute sicher, dass der Grund für die Katastrophe nicht der Wasserstoff war, sondern eine elektrostatische Aufladung. Also alles entspannt? Irgendwie sagt mein Kopf beim Stichwort Wasserstoff trotzdem: Achtung, das Zeug ist nicht ungefährlich. In Chemnitz treffe ich Prof.von Unwerth. Er gilt in Sachsen als der Wasserstoffexperte. Was sagt er dazu? Wasserstoff ist gefährlich, oder? Dieses Luftschiff Hindenburg, das 1937 abgebrannt, explodiert ist, das scheint mir ein Argument gegen Wasserstoff zu sein. Der Wasserstoff war nicht ursächlich. Wasserstoff ist 14 Mal leichter als Luft, hat also eher das Bestreben, nach oben wegzugehen. Er brennt mit einer heißen Flamme, aber nach oben ab. Das ist ein Vorteil im Gegensatz zu flüssigem Kraftstoff, der sich ausbreitet und einen Flächenbrand ergibt. Die meisten Opfer sind zu beklagen gewesen, weil sie entweder aus großer Höhe aus Angst abgesprungen sind oder weil auslaufendes Benzin, denn die Motoren wurden mit Benzin betrieben, weil das Benzin flächendeckend Feuer gefangen hat. Dann sind Menschen verbrannt. Man kann Wasserstoff, wenn man respektvoll ist, im Zaum halten. Ich arbeite 25 Jahre mit Wasserstoff. Man kann damit arbeiten, ohne dass großartig was passiert. Die Reaktionsfreudigkeit des Wasserstoffs ist seine große Stärke. Wichtig ist: Das muss kontrolliert ablaufen. Das passiert in der Brennstoffzelle. Das ist eine Brennstoffzelle? Das ist eine Brennstoffzelle, richtig. Aber es brennt ja gar nichts. Die Brennstoffzelle
heißt Brennstoffzelle, weil ein Brennstoff wie Wasserstoff verwendet wird. Es ist aber eine elektrochemische Reaktion, die stattfindet, also keine echte Verbrennung. Es reagieren Wasserstoff
und Sauerstoff zu Wasser. Eigentlich das umgekehrte Prinzip der Elektrolyse: Das, was wir da erzeugt haben, Wasserstoff und Sauerstoff, wird hier, kontrolliert durch eine Membran, wieder zusammengeführt. So entsteht durch die Bewegung der Elektronen elektrischer Strom und H2O, Wasser. Und zwar genau so viel Wasser, wie bei der Elektrolyse eingesetzt wurde. So eine Membran habe ich hier. Die Protonen können durch sie hindurch, die Elektronen müssen den äußeren Weg nehmen und erzeugen elektrischen Strom. Damit können Sie eine Lampe oder einen Elektromotor betreiben. Man trennt also ein Paar und bringt es wieder zusammen, und dabei entsteht Energie. Und es entsteht wieder Wasser. Ich führe sogar das Wasser im Kreislauf. Das Wasser sieht man in den Schläuchen. Ja, das ist das Endprodukt der Brennstoffzelle. Wenn Wasserstoff und Sauerstoff in einer kalten Verbrennung elektrochemisch miteinander reagieren, entsteht aus H2 und O
wieder H2O, also Wasser. Das kann man hier erkennen. Das ist reinstes Wasser. Wasser statt CO2. Genau das, was wir brauchen für unsere klimaneutrale Zukunft. Wofür genau der Wasserstoff aber verwendet werden soll, ist heiß umstritten. Ich treffe Prof.Grimm, eine der 5 Wirtschaftsweisen und Mitglied des Nationalen Wasserstoffrats. Sie muss wissen, wie der Plan aussieht. Es gibt verschiedene Bereiche, wo Wasserstoff künftig eine Rolle spielen kann und soll. Was muss zuerst gemacht werden? Mobilität, Wärme, Energieversorgung? Wasserstoff muss in allen Sektoren eine wichtige Rolle spielen. Eins nach dem anderen wird dazu führen, dass wir zu langsam sind. Wir müssen schauen, dass viel Wasserstoff verfügbar ist, dass die Rahmenbedingungen attraktiv sind, Wasserstoff einzusetzen. Dass es attraktiv wird,
Emissionen zu vermeiden. CO2 muss teurer werden. Da müssen wir schnell voran gehen, sonst verpassen wir technologisch den Anschluss und gefährden das Erreichen der Klimaziele. Langsam sein können wir nirgendwo. Nein, sonst hätten wir uns das Klimaziel 2045 nicht setzen dürfen. In der Mobilität ist es so, dass wir jetzt aufpassen müssen, dass wir bei den Brennstoffzellen nicht ins Hintertreffen geraten. Da muss man einen Fokus setzen und schnell sein. An der TU Chemnitz werden die Brennstoffzellen auch außerhalb des Labors getestet: im Wasserstoffauto. Das Abfallprodukt Wasser
kommt hier aus dem Auspuff. Ich kann das Wasser ablassen. Das kann ich jetzt trinken? Das können Sie trinken. Okay. Etwas warm, aber es schmeckt normal. Nach Wasser, reinstes Wasser. Es funktioniert. Die Frage ist, wo kriege ich den Wasserstoff für so ein Auto her? Na klar, von der Tankstelle. Wie ist das Tankstellennetz für Wasserstoffautos? Wir fahren aus Chemnitz raus. Eine Erdöltanke wäre um die Ecke gewesen. Deutschlandweit gibt es mehr als 14.000, 15.000 Benzin- und Dieseltankstellen. Da sind wir beim Wasserstoff noch nicht. Wir haben etwa 100 Tankstellen in Deutschland etabliert. Alle 100 km kann man etwa eine finden. Das ist aber die Herausforderung für die Zukunft. Wenn die Fahrzeuge in die breite Serie gehen sollen, brauchen wir eine besser
ausgebaute Infrastruktur. Dabei sind wir hier gar nicht so schlecht aufgestellt, jedenfalls im Vergleich: Von ca.500 Wasserstofftankstellen weltweit stehen 100 in Deutschland. Klar ist das Netz ausbaufähig, aber so dicht muss es nicht sein, denn die Reichweite ist hoch. Mit einer Tankfüllung Wasserstoff schafft man rund 650 km. Auch der Tankprozess ist wie beim Verbrenner, dauert nur 3-5 Minuten. Klingt doch gut.
Wo ist der Haken? Das war easy mit dem Tanken, es ging schnell, gab keine Probleme. Wo ist das Problem an der Sache? Wasserstoff ist 14 Mal leichter als Luft. Wenn Sie ihn also in einem Fahrzeug speichern wollen, auf kleinem Raum, müssen Sie ihn komprimieren. In seiner puren Form würde eine Tankfüllung Wasserstoff für dieses Auto einen Raum füllen, der größer wäre als das Auto selbst. Also muss das Gas verdichtet werden, auf einen Druck von 700 Bar. Das erfordert spezielle Tanks. Ich habe ein Modell mitgebracht. Das ist der Schnitt durch so einen Gasspeicher. Innen ist ein Polymer-Inliner, ein Kunststoff, der verhindert, dass Wasserstoff nach außen dringt. Außen ist Carbonfaser, daraus sind Formel-1-Cockpits, Die haben eine hohe Zugfestigkeit, sind also unkaputtbar. So kann der Druck aufgenommen werden. Das war lange die Herausforderung. Mittlerweile hat man sich auf diese Technologie geeinigt, dass man Wasserstoff unter 700 Bar in solchen Behältern speichert. Also: Die Technik funktioniert. Die Infrastruktur ist im Aufbau. Dennoch ist nicht klar, ob sich das Wasserstoffauto in Deutschland durchsetzt. Der große Konkurrent ist das Elektroauto. Es ist krass, wie leise dieses Auto ist. Das schleicht ganz geschmeidig. Eben wie ein Elektroauto. Ja, aber es ist ein Wasserstoffauto. Ja, es ist auch ein Elektroauto. Ein Brennstoffzellenfahrzeug wird auch durch einen Elektromotor angetrieben. Der wird nur nicht direkt aus der Batterie gespeist sondern aus einer Brennstoffzelle, die mit Wasserstoff gespeist wird. Das Funktionsprinzip ist ähnlich, aber der Strom kommt nicht aus einer Steckdose, sondern wird im Auto erzeugt. Richtig, der Strom wird on board aus Wasserstoff erzeugt, über die Brennstoffzelle, und treibt den Elektromotor an. Damit ist es aber auch per Definition ein Elektroauto. Eigentlich ist der große Konkurrent also gar kein Konkurrent. Ein Vergleich innerhalb der oberen Mittelklasse zeigt die Unterschiede zwischen den Antriebsarten. Die Reichweite mit Wasserstoff ist höher. Das Volltanken geht wesentlich schneller. Die Herstellung von Wasserstoff ist viel ressourcensparender als die Herstellung einer Batterie. Aber bei den Kosten liegt die Batterie vorne. Es gibt viel mehr Ladepunkte als Wasserstoff-Tankstellen. Und nicht zu vergessen der Faktor Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad zeigt, wie viel Energie bei der Fortbewegung eines Fahrzeugs in Bewegung umgesetzt wird. Beim Batterieauto sind es bis zu 72%. Beim Wasserstoffauto aber nur bis zu 39%. Zwar mehr als beim Verbrenner, aber weniger als bei der Batterie. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff und zurück in Strom verbraucht sehr viel Energie. Das ist der große Haken am Wasserstoff. Es gibt viel Streit darüber, wo Wasserstoff zum Einsatz kommen soll. Viele Stimmen in Politik und Autoindustrie sagen: Lasst uns Wasserstoff v.a. benutzen im Flugverkehr, im Schiffsverkehr,
im Schwerlastverkehr, weil klassische Batterien dafür viel zu groß und schwer wären. Andere sagen: Gerade im Autoverkehr brauchen wir den Wasserstoff. Denn wenn wir plötzlich ganz viele Batteriefahrzeuge haben, könnten unsere Stromnetze evtl. den Bedarf nicht decken. Vielleicht führen wir die Debatte zu emotional. Immer geht es um Wasserstoff oder Batterie. Die Lösung müsste heißen: Wasserstoff und Batterie. Expert:innen sind sich einig, dass es nicht anders geht. Wer viele kurze Strecken fährt, nutzt den reinen Batterieantrieb, und wer längere Strecken fährt, nutzt Wasserstoff. Fest steht v.a. eins: Der Verbrenner ist keine Option für die Zukunft. Laut Internationaler Umweltagentur macht die Mobilität rund 22% aller CO2-Emissionen aus. Wenn in Zukunft dieses Auto mit Wasserstoff fährt und sonst auch alle Fahrzeuge, hätte ich von meinen 8 t CO2 minus 22% für die Mobilität schon mal 1,7 Tonnen gespart. Aber Moment, die Rechnung funktioniert nur, wenn der Wasserstoff mit grünem Strom hergestellt wurde. Dieser "grüne Wasserstoff" ist aber noch Mangelware. Nur 1% des deutschen Wasserstoffs ist grün. Warum so wenig? Herr Herrmann. Hallo, Frau Schmidt. Schön, Sie wiederzusehen. Gerne. Ich habe nachgedacht über grüne Energie. Irgendwie machen wir noch wenig damit. Was ist das Problem bei grünem Strom, grüner Energie? Grundsätzlich haben wir viel erneuerbare Energie schon im Netz. Manchmal bis zu 60%. Aber die Sonne scheint nicht immer, manchmal ist es Nacht, und es gibt Tage, da ist es nicht windig. Oder es ist so viel Wind, dass wir die Anlagen abschalten, weil nicht so viel Nachfrage da ist. Grüne Energie ist leider nicht verlässlich. Nicht so verlässlich, wie die Gesellschaft das braucht. Angenommen, wir würden alles auf grüne Energie umstellen, wie sähe das aus? Sie müssten Ihr Leben umstellen. Sie könnten nur Wäsche waschen, wenn die Windkraftanlagen drehen. Gleiches gilt für Kochen oder Fernsehen. Da habe ich nicht so Bock drauf. Warum nehmen wir nicht dieses Zuviel an Energie und speichern das? Grundsätzlich ist es das, was wir hier machen. Wir speichern erneuerbare Energie in Form von Wasserstoff. Wir können die Windkraftanlagen weiter betreiben, wenn zu viel Wind da ist oder zu wenig Abnahme im Netz, indem wir den Elektrolyseur anmachen und Wasserstoff produzieren. Grüner Wasserstoff könnte so zum Schlüssel für die Energiewende werden. Als Speicher für grüne Energie, die sonst an guten Tagen verfällt und an schlechten
nicht verfügbar ist. Klingt nach einer runden Sache, aber eines verstehe ich nicht. Warum haben wir nicht auf grünen Wasserstoff umgestellt? Weil CO2-Emissionen
viel zu billig sind. Dazu bräuchten wir höhere CO2-Preise, damit diese Technologien attraktiver sind im Vergleich zu ihren fossilen Alternativen. Auf der anderen Seite haben wir sehr hohe Abgaben und Umlagen auf den Strompreis. Das ist sehr ungünstig, weil ich nutze Strom, um Wasser in seine Bestandteile zu spalten. Umso teurer der Strom ist, desto teurer wird die Elektrolyse. Aber es ist denkbar, dass wir im Übergang Wasserstoff aus Gas benutzen
und den blau machen statt grau. Also das entstehende CO2 auffangen und einlagern. So, und da muss man wissen, dass es eine breite Farbpalette von Wasserstoffarten gibt. Klimaneutral ist nur der grüne. Am häufigsten ist grauer Wasserstoff, mit Erdgas erzeugt. Er wird blau, wenn das CO2 aufgefangen und eingelagert wird. Und er wird türkis, wenn als Abfallprodukt fester Kohlenstoff entsteht. Roter Wasserstoff wird mit Kernenergie gewonnen. Müssen wir vielleicht pragmatisch sein? Nur grüner Wasserstoff geht noch nicht, dann nehmen wir bis dahin den, der nicht so gut ist? Wir haben das Potential, viel mehr Wasserstoff zu verwenden als diese Produktion, die in Deutschland installiert wird. Deshalb macht es Sinn, im Übergang pragmatisch zu sein, viel Wasserstoff verfügbar zu machen, um bei der Technologie vorn dabei zu sein. Heißt: Erstmal auch andere Wasserstofffarben akzeptieren. Hm. Aber wenn ich irgendwann auf
grünen Wasserstoff umgestellt habe, kann ich im Bereich Mobilität 22% CO2 einsparen. Der viel größere Posten kommt aber erst noch. Die Häuser. Unser Stromverbrauch. Und vor allem die Heizung. Das ist der größte Energiefresser überhaupt. Insgesamt 42%, 3,4 t CO2 pro Kopf gehen im Jahr drauf
für Strom und Wärme. Meine Großeltern haben noch mit Kohle geheizt. Wir denken immer, wir sind heute viel weiter. Sind wir aber gar nicht, wenn man sich anguckt, was bei uns in vielen Leitungen ankommt. Z.B. Erdgas. Etwa die Hälfte aller Deutschen heizt mit Erdgas. Es folgen Heizöl oder Fernwärme. Nur ein verschwindend geringer Teil ist im Heizsektor grün unterwegs. Auch hier dominieren also die fossilen Energieträger. Krass, oder? Man macht sich kaum Gedanken. Ich drehe die Heizung auf und es wird warm. Aber hier läuft das Gas dafür durch. Gibt es einen Unterschied zwischen gutem Gas und schlechtem? Und könnte das theoretisch auch Wasserstoff sein? Ich fahre nach Bitterfeld-Wolfen, um mir ein Projekt anzuschauen, das indirekt auch mit meiner Heizung zu tun hat: H2-Netz. Dahinter verbirgt sich ein "Wasserstoffdorf". Mitten im Chemiedreieck errichtet, gespeist von der Wasserstoffpipeline der ansässigen Chemieindustrie und auf den ersten Blick unsichtbar: Es liegt unter der Erde. Unter uns in etwa 1 m Tiefe
befinden sich Rohrleitungen, zusammengesetzt aus den unter-
schiedlichsten Kunststoffrohren und Werkstoffen, z.T. bekannte, die im Erdgasbereich in den letzten Jahrzehnten eingesetzt wurden. Und auch neue, hochmoderne Werkstoffe, die ebenfalls eingesetzt wurden. Die Prüfung der Werkstoffe auf die Verträglichkeit mit Wasserstoff ist auch eine Prüfung für das gesamte Gasleitungsnetz. Ca.500.000 km lang, beliefert es Millionen von Haushalten mit Erdgas. In Zukunft mit Wasserstoff? Bisher haben wir mit unseren Projektpartnern sehr gute Ergebnisse generiert, positive Forschungsergebnisse. Das zeigt, dass die klassische Erdgasverteilnetzstruktur auch auf PE-Basis geeignet ist, um Wasserstoff zu transportieren. Es ist nichts Neues, Wasserstoff durch unsere Leitungen zu jagen. Das hat es schon mal gegeben. Seit dem 19.Jhdt. gibt es dieses Stadtgas. Stadtgas, das rund 100 Jahre lang in Europa zum Kochen und Heizen verwendet wurde, für die Beleuchtung von Straßen und Wohnungen, mit einem Wasserstoffanteil von über 50%. Auf diesen Erfahrungen mit hohen Wasserstoffanteilen bauen wir auf und gehen einen Schritt weiter. Wir wollen nicht nur 50, 60% Wasserstoffanteil haben, sondern im besten Fall zur Dekarbonisierung 100% Wasserstoff. Um die Gasnetze fit für eine Zukunft mit Wasserstoff zu machen, arbeiten die Forscher auch an der Odorierung. Ich hatte kein Griechisch und kein Latein, aber ich kenne das französische Wort Odeur. Ist Odorierung eine Riechbarmachungsanlage? Genau. Ausgangspunkt ist, dass diese Gase nicht riechen. Wenn wir den Wasserstoff zu Anwendern nach Hause leiten, wollen Sie bemerken, wenn im Keller etwas austritt. Also geben wir diesen Stoff hinzu. Es gibt diese Geruchsröhrchen. Die gibt man z.B. der Feuerwehr, damit die weiß, wie riecht das Gas in meiner Stadt? Da können Sie auch dran riechen. Die riechen relativ stark. Okay. Ich habe jetzt schon Angst. Ich habe noch nicht gerochen,
ich habe einfach jetzt schon ... Ich rieche gar nichts. Iih, igitt! Das riecht gar nicht gut. Das soll es auch. Das ist Sinn und Zweck des Ganzen. Die Tatsache, dass Sie Wasserstoff mit Geruchsstoffen versetzen müssen, zeigt ja, ganz ungefährlich ist das nicht. Wie sollten wir mit Wasserstoff in Ihren Augen umgehen? Was ist eine gesunde Haltung? Ich benutze das Wort Respekt. Es ist ein Gas, das brennt, keine Frage. Es gibt explosive Gemischungen und das kann ich zünden. Daher behandeln wir es mit Respekt. Das Gasnetz lässt sich also auf Wasserstoff umstellen. Aber was ist mit meiner alten Heizung? Diese Heizung wird 100% Wasserstoff nicht vertragen. Aber das ist nicht der Plan oder
die wahrscheinliche Vorgehensweise. Man wird kleinere Orte testen, Dörfer 100%, einzelne Häuser, aber im Großen wird man erstmal anfangen, 10, 20, vielleicht 30%
dem Erdgas zuzumischen. Da gibt es Untersuchungen. 98% der privaten Heizungen vertragen 20% Wasserstoff. Bei 100% Wasserstoff geht das nicht mehr. Für diesen Fall entwickeln Forscher andere Geräte. Das ist eine Brennstoffzellenheizung. Der Vorteil der Heizung ist, dass sie ein Nebenprodukt hat: Strom, den Sie nutzen können. Man schlägt 2 Fliegen mit einer Klappe. Man hat die Bude warm und hat Strom. So ist es. Sie kaufen eine Heizung
und erzeugen auch Strom. Je nachdem, wie Sie das wollen, können Sie das steuern. Im Winter brauchen Sie mehr Wärme, im Sommer weniger. Sie nutzen das im Winter als Brennstoffzellenheizung. Zu anderen Zeiten brauchen Sie mehr Strom, den Sie dann erzeugen. Klingt super. Das Blöde ist, ich bin abhängig davon, dass mir der Wasserstoff
nach Hause gebracht wird. Selbst wenn ich wollte, könnte ich meine CO2-Bilanz im Bereich Strom/Wärme nicht verbessern. Dass es anders gehen kann, beweist eine Familie aus Bayern. Familie Hörmann aus Zusmarshausen. Die Hörmanns haben ihr Haus in Eigenregie auf grünen Wasserstoff umgestellt und sich damit den Traum von einer autarken Energieversorgung erfüllt. Wir sind hier, weil Sie sich energietechnisch selber versorgen mit Hilfe von Wasserstoff. Los geht es schon hier, mit der Photovoltaik-Anlage. Hier wird mit der Photovoltaik- Anlage der Strom produziert, den wir für das Gebäude benötigen. Den Strom stellen wir dem Wasserstoffsystem zur Verfügung, was wir im Keller verbaut haben. Wasserstoff kommt erst eine Etage tiefer ins Spiel? Genau. Können wir uns das angucken? Gerne. Und so funktioniert es: Der gesamte grüne Strom aus der Photovoltaik-Anlage landet im Keller des Hauses. Alles, was nicht direkt verbraucht wird oder im Laufe eines Tages im Kurzzeitbatteriespeicher landet, wird mithilfe eines Elektrolyseurs in Wasserstoff umgewandelt. Im Winter, wenn der Solarstrom nicht ausreicht, wird der Wasserstoff über die Brennstoffzelle zurückverwandelt
in Strom und Wärme. Die wird über eine Lüftungsanlage im Haus verteilt und für die Warmwasseraufbereitung genutzt. Der Wasserstoff wird über diese Leitung da oben, dieses dünne silberne Röhrchen,
mit 30 Bar nach außen befördert, wo die Wasserstoffflaschen stehen. Da wird er eingelagert für den Winter. Wasserstoff als Speicher für grüne Energie. Im Sommer gesammelt und im Winter wieder abgerufen. Ein Konzept, das in Zusmarshausen zu Ende gedacht wurde. Jetzt sind wir in Ihrer Wasserstoff-Tankanlage. Wieviel können Sie speichern? Wir können von der Energiedichte her 3000 kW einlagern. Wenn man alles zusammenrechnet, könnten wir 5 Monate überbrücken. Ohne dass großartig
Energie verloren geht, das ist der Unterschied zur Batterie. Batterien, die rumliegen, werden langsam leer. Batterien haben eine Selbstentladung, auch wenn ich nicht eingreife. Sie entlädt sich über einen gewissen Zeitraum selbst. Das haben wir hier nicht. Der 2. Vorteil ist der Platzbedarf. Wenn ich die Energie,
die wir im Wasserstoff hier gespeichert haben, in eine Batterie speichern würde, bräuchte ich 2 Seecontainer a 40 Fuß, um die gleiche Energie einlagern zu können. Da kommen Sie platztechnisch besser weg. Eindeutig. Ich sehe aber auch die Aufkleber mit Warnungen und so weiter. Was wäre, wenn eine der Flaschen ein Leck hätte und ich stehe daneben und mache mit dem Feuerzeug rum? Das ist eine Auflage,
die wir erfüllen müssen. Der Wasserstoff muss in einem gut belüfteten Raum stehen, das haben wir im Freien erfüllt. Wenn hier wirklich ein Leck wäre und Sie gehen mit dem Feuerzeug hin, der Wasserstoff ist hochflüchtig, Sie könnten ihn nicht
zur Explosion bringen. Das Einzige, was passiert, wäre ein kleines blaues Flämmchen. Ganz schön beeindruckend, das Konzept. Aber wie sieht es mit dem Wirkungsgrad aus? Wasserstoff hat oft den Nachteil, wo man sagt, ich muss, um grünen Wasserstoff herzustellen, sehr viel Energie reinstecken. Wir stecken auch Energie rein, die bekommen wir aber aus unserer Photovoltaik-Anlage. Wenn mir die Energie aus meiner Anlage reicht, um genug Wasserstoff zu produzieren für das ganze Jahr, ist mir der Wirkungsgrad egal. Ich zahle für diese Energie Jahr für Jahr nichts dazu. Das Wasserstoffhaus der Hörmanns ist deutschlandweit einzigartig und zeigt, dass Wasserstoff im Bereich Strom/Wärme absolut händelbar ist. Warum geht die Politik da nicht mit? Die Wasserstoffstrategie der Regierung behandelt das Thema Heizen nur in einem Nebensatz. Warum? Das Thema Heizen wird in vielen Wasserstoff-Strategien etwas hintangestellt. Nur in Japan und Südkorea hat das eine gewisse Prominenz. Wir in Deutschland setzen erstmal auf die Wärmepumpe, wo man direktelektrisch Gebäude, v.a. Neubauten, gut heizen kann. Wärmepumpen nutzen vorhandene Wärme aus Luft, Wasser oder Erde. Diese Wärme wird in einem von einer Pumpe betriebenen Kreislauf so weit verdichtet, dass man ein Gebäude damit heizen kann. Doch für ihre Arbeit brauchen Wärmepumpen Strom. Je höher die gewünschte Temperatur, desto mehr Strom wird benötigt. Das kann teuer werden, v.a. bei schlecht gedämmten Häusern. Das ist im Neubau eine Lösung, eine Wärmepumpe zu installieren. In Bestandsgebäuden funktioniert das oft nicht. Da wird man andere Lösungen finden müssen. Da gibt es verschiedene Möglichkeiten, erneuerbare Energieträger dem Gasnetz beizumischen oder Anlagen zu installieren, die potentiell wasserstofffähig sind, wo wir die Möglichkeit haben, zu einem späteren Zeitpunkt auf Wasserstoff umzusteigen. Richtig ist, dass wir im Gebäudebereich Tempo machen müssen. Wir haben die Energieeffizienzziele da fast nie erreicht. Wir müssen da viel weiter kommen, als wir bisher gekommen sind. Da werden Wärmepumpen eine wichtige Rolle spielen, v.a. für Neubauten. Wasserstoff wird auch eine wichtige Rolle spielen. Sagen wir mal, wir reduzieren bis 2045 alle Emissionen im Heiz- und Strombereich durch Wärmepumpen und grünen Wasserstoff. Das wären 42% weniger Emissionen. Fehlen aber immer noch 2,9 t CO2. * Es klingelt. * Ah, Tag. Hallo, ein Paket. Super, danke. Bitte. Tschüss! Ich weiß, es ist scheiße, ständig Kram bestellen. Ich mache das wirklich selten. Aber Hand aufs Herz, gelegentlich machen wir das alle mal, oder? Man denkt nicht drüber nach, aber für die Herstellung der vielen Dinge, die wir täglich konsumieren, werden Unmengen Energie verbraucht. Da sind wir beim 3. großen CO2-Verursacher in Deutschland: der Industrie. 21% macht der Posten aus am Gesamtverbrauch. Problematisch ist v.a. die Stahlherstellung, die mit 7% ins Gewicht fällt. Ich besuche ein Stahlwerk in Eisenhüttenstadt an der deutsch-polnischen Grenze. Es hat schon viele Herausforderungen bewältigt. Nun steht es vor der vielleicht größten seiner Geschichte. Der Herausforderung, fossile Energieträger zu ersetzen und bis 2045 klimaneutral zu werden. Ich habe eine Frage. Ich habe ein Stück Kohle, original aus der Lausitz. Kann ich das einfach dazuschmeißen? Bitte schön. Einfach rein? Einfach hinein. Mein Kohlestück wird zusammen mit 1600 t Koks, die hier jeden Tag ankommen, zum Zentrum des Stahlwerks gebracht, dem Hochofen. Hier wird mit Kohle aus Eisenerz Roheisen geschmolzen und daraus der begehrte Stahl. 24 Stunden am Tag läuft der Ofen, seit 1997 fast ununterbrochen. Bis zu 5000 t Roheisen werden täglich hergestellt. Wie viel CO2 dabei entsteht, frage ich den Geschäftsführer des Werkes, Dr. Bösler. Pro Tonne fallen etwa 1,8 t CO2 an. Das lässt sich, solange ich Kohle verwende, nicht verhindern. Krass, bei der Produktion entsteht
fast doppelt so viel CO2 wie Stahl. Seit 2005 muss in der EU für den Ausstoß der Emissionen gezahlt werden. Die Preise waren jahrelang stabil, in Zukunft wird das anders sein. Die CO2-Kosten werden sich dramatisch erhöhen. 2018 hatten wir noch 5,80 Euro. Der aktuelle Preis liegt bei gut 50 Euro pro Tonne. Die Erwartung ist, dass er ansteigt auf über 100 Euro pro Tonne. Die Alternative ist, dass ich mich vom Hochofenverfahren verabschieden muss. Ich muss dann zur "Direktreduktion" übergehen. Im klassischen Hochofenverfahren geht der Kohlenstoff aus der Kohle mit dem Sauerstoff im Eisenerz eine Verbindung ein. Sie verbinden sich zu CO2. Zurück bleibt: Roheisen. Die Funktion der Kohle kann auch Wasserstoff übernehmen. Auch er kann den Sauerstoff aus dem Eisenerz rauslösen. Im "Direktreduktionsverfahren" entsteht Eisenschwamm und nicht CO2, sondern H2O, Wasser. Lassen Sie uns ein Szenario spinnen. Wenn Sie umsteigen auf Wasserstoff und grüne Energie, was würden Sie brauchen an Ressourcen? Der Strombedarf, also der Elektroenergiebedarf, wird sich ca. verdoppeln. Wir werden dann 1,5 Terawattstunden benötigen. Das entspricht etwa dem Verbrauch
von knapp 700.000 Haushalten/Jahr. Dass man mal ein Gefühl kriegt, über was wir reden. Allein dieser Standort als einer von 8 deutschen Hochofenstandorten hätte einen Stromverbrauch in der Größenordnung von Leipzig. Und das ist noch nicht alles. Wir haben eine riesengroße Anlage. Man müsste komplett neue Produktionslinien errichten. Wir bräuchten über 1 Mrd.Euro, um den Standort zu transformieren. Ob man beim klassischen Verfahren bleibt oder umsattelt, der Stahl wird in jedem Fall teurer werden. Wenn es sowieso teuer wird, nehmen wir doch lieber Stahl mit H2O am Ende statt mit CO2, oder? Aber ich habe ein anderes Problem: Alle hauen mit Tonnen und Terawattstunden um sich. Nur wo soll der grüne Wasserstoff eigentlich herkommen? Aktuell werden rund 250 Mrd.kWh erneuerbarer Strom erzeugt. Diese Zahl lässt sich theoretisch steigern, so Experten, aber bei 800 Mrd.ist Schluss. Deutschland hat nicht die besten Voraussetzungen. Zu wenig Sonne, zu wenig Wind. Womit soll grüner Wasserstoff dann erzeugt werden? Grüner Wasserstoff heißt auch,
wir brauchen viel grünen Strom, grüne Energie. Der Strombedarf wird steigen. Aber genug Energie selbst herstellen können wir nicht, oder? Was bedeutet das? Wir importieren heute 70% der Primärenergie in Form von Kohle, Öl und Gas. Es ist davon auszugehen, dass wir auch in Zukunft den großen Teil unserer Energie importieren. Das kann als Strom passieren
aus dem europäischen Ausland. Oder wir importieren Wasserstoff und darauf basierende erneuerbare Energieträger aus Europa via Pipeline oder aus anderen Ländern über den Seeweg. Australien ist im Gespräch als Wasserstofflieferant, Teile Südamerikas, Patagonien, Chile, Kanada, aber auch sonnenreiche afrikanische Staaten wie Marokko. Mitten in der Wüste werden hier gigantische Sonnenkraftwerke gebaut. Felder von Solarpanelen, die den wertvollen grünen Strom effizienter und kostengünstiger herstellen können als wir in Deutschland. Mit dem Trend zu erneuerbaren Energieträgern haben wir eine große Chance, dass wir die Energieabhängigkeiten diversifizieren können. Wir sind nicht mehr nur abhängig von Ländern, die über fossile Energieträger verfügen, sondern können auch Partnerschaften aufspannen mit Ländern, die über erneuerbare
Energieträger verfügen. Das ist eigentlich eine schöne Perspektive. Würden Sie sagen, Wasserstoff ist die Kohle der Zukunft? Das ist die Frage, die mich umtreibt bei der Reise. Wasserstoff ist ein wichtiger zukünftiger Arbeitgeber. In der Gasindustrie oder überhaupt in der Energiebranche sieht man schon, wie die Firmen umdenken. In der Gasbranche sieht man, wie man auf den Zug aufspringt Richtung Wasserstoff und erneuerbare Energieträger. Wir müssen das jetzt mit einem Tempo vorantreiben, dass die Firmen zu den Marktführern in ihrer Domäne am Ende gehören. Wenn wir die Wende verschlafen und andere schneller sind, werden Unternehmen aus China, Japan, Korea diese Märkte bedienen. Das hat Auswirkungen auf mögliche Arbeitsplätze bei uns. Sie haben eine Motivationsrede für die Arbeitenden im Land gehalten. Aber ist Wasserstoff die Kohle der Zukunft? Zumindest ist er ein wichtiger Faktor für die industrielle Entwicklung in Deutschland, den wir nicht aussparen sollten. Ganz schön viel Holz. Aber was bedeutet das alles konkret für mich, für jeden einzelnen von uns? Leute, ich habe das noch mal durchgerechnet: 85% CO2 könnten wir einsparen, wenn wir diese 3 Sektoren auf grünen Wasserstoff umstellen: Mobilität, Strom und Heizung und Industrie. Wenn wir das umlegen auf die 8 t, die jede:r von uns pro Jahr im Durchschnitt an CO2 verursacht, wären das 6,8 t, die eingespart wären. Ist das machbar bis 2045? Eigentlich schon. Die Sonne schickt uns
ein Vielfaches dessen, was wir an Energie brauchen. Ein kleiner Teil der Sahara, mit Solarplatten ausgelegt, könnte theoretisch reichen, um die Erde komplett mit grüner Energie zu versorgen. Wir haben kein Energieproblem. Wir haben ein Zeitproblem. Wir diskutieren ständig, wie machen wir das am besten? Was machen wir als Erstes? Wie sieht der perfekte Plan aus? Währenddessen galoppiert uns die Zeit davon. Wir stehen vor einer riesigen Menschheitsaufgabe. Wasserstoff kann uns helfen, diese Aufgabe zu bewältigen. Ist Wasserstoff also die Kohle der Zukunft? Nach allem, was ich rausgefunden habe: Ja, er kann es sein. Wobei, die eigentliche Kohle der Zukunft sind die erneuerbaren Energien Wind und Sonne, die wir im Medium Wasserstoff speichern und nach Bedarf abrufen können. In unserer nahen Zukunft wird Wasserstoff damit zum unverzichtbaren Bestandteil der Energiewende. Untertitel: ARD Text im Auftrag des MDR (2021)

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