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Wasserstoffwirtschaft

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Ein Energieversorgungsszenario, welches auf der

  • Herstellung von Wasserstoff mit Strom aus Solarenergienutzung beruht,
  • der Wasserstoff dient als chemischer Speicher der Energie und als Transportmedium und
  • wird in verschiedenen Wandlern in End- oder Nutzenergie umgewandelt.

Damit kann das Problem der direkten Sonnenenergienutzung über Stromerzeugung in photovoltaischen oder solarthermischen Kraftwerken - räumlich und zeitlich liegen Sonnenangebot und Strombedarf auseinander - im Prinzip gelöst werden: Der Wasserstoff dient als gut transportierbarer und in großen Mengen - in verflüssigter Form - relativ leicht lagerbarer Energieträger.

Die Solarstromerzeugung würde in Gegenden auf der Erde verlegt, wo die mittlere Sonneneinstrahlung am stärksten ist. Dort würde Wasser über den Prozeß der Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, der Wasserstoff kann dann als Energieträger über Tankschiffe oder Pipelines - in seiner verflüssigten Form - zu den Verbrauchern transportiert werden.

Aus dem Wasserstoff kann dann die gewünschte Nutzenergie hergestellt werden, etwa

  • Strom in einem wasserstoffbefeuerten GUD-Kraftwerk,
  • Strom über Brennstoffzellen,
  • mechanische Energie über einen wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor oder
  • Wärme über einen Wasserstoff-Gasbrenner.

Die Nutzungskette kann wie folgt aussehen:

Die ungefähr erreichbaren Wirkungsgrade von Sonnenlicht zu Nutzenergie über eine solche Wasserstoffkette liegen für

  • Stromerzeugung über ein Gasturbinenkraftwerk bei etwa 9%,
  • Strom über Brennstoffzellen bei etwa 13%,
  • mechanische Energie über Verbrennungsmotoren 6% und
  • Wärme über eine Gasheizung 15%.

Der Umgang mit Wasserstoff in Leitungsnetzen - dem Erdgasnetz vergleichbar - ist kein nennenswertes Problem, was die Sicherheit anbelangt, allerdings besteht bei dem Einsatz des Wasserstoffs in großem Maßstab immer noch ein Restrisiko, daß z.B. die Wasserstoffladung eines Tankschiffs unter sehr ungünstigen Bedingungen einen schweren Brand auslöst.

Gegen ein innerhalb der nächsten 10 Jahre zu realisierendes Szenario der Wasserstoffwirtschaft sprechen folgende Argumente:

  • Wasserstoffherstellung:
    Zu der notwendigen Infrastruktur gehört eine ausgebaute Solarenergieerzeugung über solarthermische Kraftwerke - derzeit existieren nur einige kleine Pilotanlagen.
  • Transport:
    Der Energieaufwand zur Verflüssigung des bei der Elektrolyse als Gas anfallenden Wasserstoffs ist mit etwa 30% seines Brennwertes beträchtlich. Der Transport gasförmigen Wasserstoffs erscheint bei derzeitigem Stand der Technik unwirtschaftlich.
    Für die Speicherung des Wasserstoffs in kleinen Mengen - einige zehn Kilogramm, z.B. für Straßenfahrzeuge - gibt es kaum praktikable Speichermöglichkeiten.
  • Umwandlung in Nutzenergie:
    Die Energieerntefaktoren von beispielsweise Brennstoffzellen müssen deutlich über den Wert von 1 steigen, alle Brenner für Hausheizung und Prozeßwärmeerzeugung müßten für die Nutzung von Wasserstoff angepaßt werden. Für Antriebe im Verkehrssektor sind Wasserstoffspeicher erforderlich, die bei hohem Energieerntefaktor entsprechende volumen- und massebezogene Energiedichten haben - solche Speicher sind derzeit nicht in entsprechenden Mengen zu entsprechenden Kosten verfügbar.

Unabhängig von der technischen Realisierbarkeit gilt, daß eine solche Wasserstoffwirtschaft einerseits eine Chance für die nord- und mittelafrikanischen Staaten ist, durch den Export von Energie in Form von Wasserstoff entscheidend in das weltweite Wirtschaftssystem eingebunden zu werden. Bei einer reinen Wasserstoffwirtschaft begeben sich die Staaten, die keinen Wasserstoff produzieren, sondern ihn nur verbrauchen, in eine extreme Abhängigkeit. Ein solcher globaler Energieverbund ist daher politisch nur dann durchzusetzen, wenn die Staaten der Erde in hoher Stabilität miteinander auskommen.


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