Wasserstoff und Brennstoffzellen mit klaren Vorteilen

„Heute Abend gehen wir der Frage nach, welche Beiträge Wasserstoff und Brennstoffzellen-Fahrzeuge zur Energiewende im Mobilitätssektor leisten können“ eröffnete Dr. Thomas Zengerly, Direktor der Rheinland Raffinerie, die Veranstaltung. Immerhin entfallen rund ein Fünftel der deutschen energiebezogenen CO2-Emissionen auf den Verkehrssektor. „Zweifelsohne besitzen Brennstoffzellen-Fahrzeuge das Potenzial, bedeutender Teil eines künftigen kohlenstoffarmen Transportsystems zu sein“.

Dies unterstrich auch Michael Theben vom Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW: „Im Transportverkehr gibt es viele Anwendungsfälle, wo Wasserstoff und die Brennstoffzelle klare Vorteile haben – und sich höchstwahrscheinlich durchsetzen werden“. Theben sprach sich für unterschiedliche Antriebstechnologien aus: „Ich denke, dass Wasserstoff in vielen Anwendungen das Rennen macht“, zeigte er sich zuversichtlich.

Die wichtigsten Ergebnisse der Shell Wasserstoff-Studie fasste Prof. Dr.-Ing. Manfred Fischedick vom Wuppertal Institut und Mitglied des Weltklimarates zusammen. „Das Energiesystem von morgen baut auf Wasserstoff auf“, hob Fischedick hervor, „denn die Energie der Erneuerbaren kann durch Elektrolyse in Form des Wasserstoffs gespeichert werden.“ Mobilität durch Brennstoffzellen ist dabei deutlich klimaschonender, da bei der Verbrennung lediglich Wasserdampf entsteht.

Unterschiedlichste Wege zum Wasserstoff

Am Stand von Air Liquide staunten die Besucher nicht schlecht, als sie hörten, dass die Produktionsanlage für Wasserstoff in Dormagen jährlich mehr als 14 Millionen Kubikmeter Wasserstoff abfüllt und somit Europas größtes Füllwerk ist. Anschaulich erklärte Andreas Voß von Air Liquide die Herstellung von Wasserstoff aus Methan und Biomethan, wie es etwa in Biogasanlagen entsteht. Auch die Wasserstoff-Erzeugung im Elektrolyse-Verfahren wird in einer Anlage mit zehn Kilowatt erprobt.

In größerem Maßstab plant derzeit die Rheinland Raffinerie den Bau einer Wasserstoff-Elektrolyse mit einer Leistungsfähigkeit von zehn Megawatt. Es wäre die größte Anlage dieser Art in Deutschland.

Prof. Fischedick machte zugleich auf das Henne-Ei-Problem aufmerksam: Ohne Tankstellen kaufen die Verbraucher keine Fahrzeuge, doch ohne Fahrzeuge gibt es keinen Anlass für Tankstellen. Deshalb haben sich Shell und andere Unternehmen in der Betreibergesellschaft H2 Mobility zusammengeschlossen und den bedingungslosen Ausbau von 100 Wasserstoffstationen in sechs deutschen Ballungszentren beschlossen. Flächendeckend sollen es bis zum Jahr 2023 insgesamt 400 Wasserstofftankstellen werden.

Die Brennstoffzelle spielt ihre Stärken auf längeren Strecken aus

„Wir sehen ab 150 km den Einsatz einer Brennstoffzelle als lohnenswert an“, erklärte Dirk Breuer von Toyota anhand des Wasserstoff-PKW Mirai. Bei durchschnittlicher Fahrt erreicht der Mirai eine Distanz von 400 km, bei sparsamer Fahrt 500 km sein. Dabei gibt es im Vergleich zu einem Ottomotor nur wenige Verschleißteile: Der Ionentauscher für die Kühlflüssigkeit müsse alle 60.000 Kilometer erneuert und der Luftfilter regelmäßig gereinigt werden, so Breuer, doch Letzteres sei bei jedem Auto notwendig.

Brennstoffzellen im ÖPNV und der Logistik

Nur wo tanken? Das Netz aus Wasserstoffstationen ist noch schwach ausgebaut. Die H2 Mobility-App hilft beim Auffinden der zurzeit 41 öffentlichen H2-Tankstellen in Deutschland.

Der Verbund HyCologne kümmerte sich kurzerhand um seine eigene Wasserstoffversorgung: Der Verbund, dem auch der Regionalverkehr Köln GmbH (RVK) angehört, sicherte sich „das Nebenprodukt Wasserstoff“ aus der umliegenden Chemieindustrie zu günstigen Konditionen. Dies wiederum beflügelte den RVK zur Beschaffung der größten Brennstoffzellen-Hybridbus-Flotte Deutschlands. Beginnend mit zwei Hybridbussen soll die Flotte im ÖPNV auf 30 Busse anwachsen, und so emissionsfrei die Passagiere ans Ziel bringen.

Eine andere Anwendung zeigte Streetscooter: So erprobt die DPDHL das Wasserstoff-Fahrzeug Work L, um Reichweiten von bis zu 500 Kilometern zu erreichen. Das Fahrzeug ist für eine Person ausgelegt und verteilt alle Komponenten unter der Ladefläche bei gleichzeitiger Maximierung der Ladefläche. Erfolgte die Betankung der Vorgänger noch mit 350 bar, so erlaubt der Work L nun das Doppelte mit 700 bar.

Die Wasserstoff-Nutzung ist sicher

Die Gäste hinterfragten die Konzepte durchaus: Fragen zur Sicherheit konnte Joachim Jungsbluth vom Zentrum für Brennstoffzellen-Technik schnell ausräumen: Zwar stehe eine Wasserstoff-Flasche unter einem Druck von bis zu 800 bar, doch H2 sei deutlich leichter als Luft, es verflüchtige sich sofort. Im Falle eines unwahrscheinlichen Crashs mit Brandentwicklung würde ein Sicherheitsventil kontrolliert den Wasserstoff ablassen. Mechanisch sind die Flaschen so stabil, dass ihnen der Aufprall nichts ausmacht. In Wasserstoff-Fahrzeugen sind die Gasflaschen in der Regel aus Karbon und mit einem Polymer oder Aluminium-Liner ausgekleidet, der den Wasserstoff am Entweichen hindert. Polymer hat dabei den Vorteil der Gewichtsersparnis. Die Forschung arbeitet an reinen Karbonflaschen, die eine weitere Gewichtsreduktion erzielen und so zu mehr Reichweite verhelfen sollen.

Auch die Shell Wasserstoffstation mit großem Touchscreen und einfacher Tankkupplung erhielt Nachfragen: Was passiert, wenn die Zapfpistole noch im Tank steckt und das Auto bewegt wird? „Technik muss benutzerfreundlich sein“, so Paul Karzer von Shell Hydrogen, wohlwissend, dass Videos solcher Szenarien von Benzintankstellen im Internet kursieren. „Die Wasserstoffstation ist mit einer Abreißkupplung versehen: Bei einem definierten Druck reißt der Schlauch und Ventile schließen beide Enden sicher ab.“

Wasserstoff als wichtiges Element der Mobilität

„Noch ist die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse mit großen energetischen Verlusten verknüpft“, gab Dr. Frank-Michael Baumann, Geschäftsführer der EnergieAgentur.NRW zu bedenken. „Aber Europa wird seine Klimaziele nur erreichen, wenn wir auf erneuerbare Energien umsteigen. Die Energie aus Wind und Photovoltaik lässt sich per Elektrolyse speichern und ist später abrufbar. Selbst wenn nicht alles so schnell abläuft, wie geplant, der Bau von Tankstellen hat in letzter Zeit rapide zugenommen. Und Wasserstoff“, beendete Dr. Baumann den Abend, „wird ein tragendes Element der Mobilität sein“.

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