Wasserstoff (H2) ist einer der häufigsten Elemente der Erde und findet sich in verschiedenen organischen und anorganischen Verbindungen. Dabei gibt es Wasserstoff in verschiedensten Farben. Nicht wortwörtlich, denn Wasserstoff ist wie die meisten anderen Gase farblos. Mit den Farben beschreibt man lediglich, wie der Wasserstoff gewonnen wurde. So kommt “weißer” Wasserstoff aus natürlichen Quellen. “Grüner” wird aus erneuerbaren Energien hergestellt. “Grauer” basiert auf Erdgas, „Gelber“ auf Braunkohle. Wie man sieht, muss Wasserstoff nicht zwingend “grün” sein.
Die heute gängigste Art Wasserstoff zu gewinnen ist die Methan-Dampf-Reformierung. Dabei wird Wasserstoff aus Erdgas gewonnen und CO2 emittiert. Im Zuge der Dekarbonisierung wird jedoch die Elektrolyse zur dominierenden Methode werden. Dabei wird Wasser mit Hilfe von Strom in Sauerstoff und Wasserstoff aufgetrennt. Die Elektrolyse ist eine sogenannte Power-to-Gas-Technologie: es wird elektrische in chemische Energie umgewandelt und – in unserem Fall – in Wasserstoff gespeichert. Dabei geht jedoch ein Teil der Energie über Abwärme verloren. Trotz der Verluste ist die Elektrolyse eine geeignete Methode, überschüssigen Strom langfristig zu speichern und zu transportieren.
Was Wasserstoff kann
Der Einsatz von Wasserstoff ist vielfältig möglich. In Brennstoffzellen etwa wird Wasserstoffgas zugeführt und mit Sauerstoff “oxidiert”. In diesem Prozess entsteht vergleichbar mit anderen Batterien ein Elektronenfluss – also Strom. Weitere Nebenprodukte sind lediglich Wasser und Wärme. Laut dem Technikum Wien liegt der Wirkungsgrad einer solchen Wasserstoff-Brennstoffzelle unter optimalen Bedingungen bei 60%. Zum Vergleich: Bei Benzinmotoren liegt dieser Wert bei 20-30%, bei Dieselmotoren etwa bei 40%.
In der Industrie kann Wasserstoff zudem als Rohstoff dienen, Metalle reduzieren, Hochtemperaturen in Brennöfen generieren oder als Treibstoff im Transportwesen eingesetzt werden. Es sind diese Anwendungen in so-genannten “hard-to-abate” Sektoren, die Wasserstoff zu einem unverzichtbaren Baustein der Energiewende machen.
Hard-to-abate Sektoren sind Industriezweige, in denen der Umstieg auf emissionsfreie Energien und Methoden besonders schwierig ist. Dazu zählen die Stahl- und Zementindustrie, die Chemieindustrie und die Luftfahrt. Laut dem World Economic Forum lassen sich bis zu 40% der globalen Treibhausgase auf diese hard-to-abate Sektoren zurückführen. Wasserstoff bildet hier oft die beste oder sogar einzige echte Alternative.
Die EU plant bis 2030 den Aufbau einer Wasserstoffproduktionskapazität von 40 Gigawatt sowie die jährliche Produktund 10 Millionen Tonnen Wasserstoff. Die österreichische Wasserstoffstrategie sieht vor, 1 Gigawatt dieser Produktionskapazität hierzulande entstehen zu lassen. Ebenso sollen 80% des fossil-erzeugten Wasserstoffes durch klimaneutralen Wasserstoff ersetzt werden. Des Weiteren soll ein gesetzlicher und infrastruktureller Rahmen aufgebaut werden, um marktrelevante Wasserstoffpreise anbieten zu können.
Was Wasserstoff nicht kann
Die große Schwäche des kleinen Atoms als Energieträger ist der hohe Preis. Auch wenn bei steigender Produktion mit sinkenden Preisen zu rechnen ist, so bestehen doch physikalische Grenzen. Energieverluste bei der Herstellung sind da ebenso unvermeidlich wie höhere Anforderungen (und damit Kosten) an eine Wasserstoff-Infrastruktur. Schließlich handelt es sich um das mit Abstand kleinste Atom oder – im Falle von H2 – Molekül. Gleichzeitig erfordert die hohe “Reaktionsfreudigkeit” entsprechend mehr und teurere Sicherheitsmaßnahmen. Es ist daher nicht zu erwarten, dass Wasserstoff in Konkurrenz mit Lösungen der Elektrifizierung treten kann.
Im Niedertemperaturbereich, etwa beim Heizen von Räumen oder Backöfen, oder auch als Treibstoff im Autoverkehr, gibt es mit Wärmepumpe und E-Mobilität effizientere und billigere Lösungen. Diese fehlende Konkurrenzfähigkeit trübt jedoch keinesfalls die Aussichten. Wie auch das Umweltinstitut München schreibt, ist die Ressource Wasserstoff heute und auf absehbare Zeit ohnehin so knapp, dass es eine enorme Anstrengung braucht, um allein den Bedarf der “hard-to-abate” Sektoren zu decken.
Chance für Wirtschaft und Politik
Das Wegener Center für Klima und Globalen Wandel der Universität Graz sieht in Wasserstoff gleich mehrere Chancen: Da Wasserstoff aus Wasser gewonnen und ähnlich wie Erdgas eingesetzt werden kann, trägt er zur Unabhängigkeit von russischem Gas bei. Die österreichische und europäische Energie- und Versorgungssouveränität wäre gestärkt.
Auch wirtschaftlich würde in Österreich einiges ankommen. Das Wirtschaftsforschungsinstitut Economica veröffentlichte im Mai 2020 eine wirtschaftliche Impactanalyse der österreichischen Wasserstoffstrategie und kam zu den folgenden Erkenntnissen: Bis 2030 ist gemäß der österreichischen Wasserstoffstrategie ein Investitionsvolumen von etwa 937 Millionen Euro zu erwarten. Der gesamte Wertschöpfungseffekt in Österreich würde sich auf knapp unter 368 Millionen Euro belaufen. Alleine durch den Bau von Elektrolyseanlagen könnten zudem rund 4.800 Jobs direkt und mehr als 5.000 Arbeitsplätze in nachgelagerten Sektoren entstehen.
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