Ist Wasserstoff das goldene Ei für die Energiewende?
Unser Stromnetz steht unter starkem Druck, da sowohl der Verbrauch als auch die dezentrale Erzeugung aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen zunehmen.
Die Überlastung der Netze behindert die Verwirklichung der nachhaltigen Energiewende. Das nächste Kapitel der Energiewende heißt daher: Energiespeicherung. Ist grüner Wasserstoff das goldene Ei, nach dem alle suchen? "Wir sehen auf jeden Fall das Potenzial", argumentiert Berend Schols von ProfiNRG. "Gleichzeitig ist der Business Case noch nicht schlüssig".
Erneuerbare Energie
Jedes Jahr produzieren wir in den Niederlanden mehr Energie in Form von Wind- und Sonnenenergie. Im Jahr 2020 stammten 19 Prozent des niederländischen Stroms aus Windturbinen und Sonnenkollektoren, wie aktuelle Zahlen von Agora Energiewende und Ember zeigen. Damit verzeichneten die Niederlande im vergangenen Jahr einen Zuwachs von 40 Prozent und damit den größten Zuwachs an grünem Strom aller europäischen Länder.
"Solche Berichte klingen hoffnungsvoll und sind es im Kern auch", sagt Berend Schols, Solution Manager Energy Storage & Flexibility bei ProfiNRG. "Doch wir kommen zunehmend in die Phase, in der das Ufer das Schiff zu wenden droht. Denn für die erneuerbaren Energien gibt es mittlerweile zwei große Probleme: Die Stromnetze sind voll UND der Strom kann nur für kurze Zeit effizient gespeichert werden."
Intelligente Netze
Wenn wir als Land aus dem Erdgas aussteigen und kein anderes Gas (wie Wasserstoff) einsetzen wollen, wird der Druck auf das Stromnetz noch viel größer. "Ein Teil dieses Problems kann mit 'intelligenten Netzen' gelöst werden, indem lokal erzeugte Energie auch direkt vor Ort verbraucht wird", erklärt Schols. "Leider ist dies eine Lösung, die aufgrund des Einflusses der Jahreszeiten nur begrenzt möglich ist. Schließlich kann man nicht das ganze Jahr über mit dem gleichen Ertrag an Sonnen- und Windenergie rechnen. Außerdem kann Strom nicht über längere Zeiträume gespeichert werden, so dass sich die Energiespeicherung in Form von grünem Wasserstoff und Batterien durchsetzen wird.
Was ist grüner Wasserstoff?
Mit einem Elektrolyseur, der mit Ökostrom betrieben wird, können Sie Wasser (H2O) in Wasserstoffgas (H2) und Sauerstoff (O2) aufspalten. Man lässt den Sauerstoff verdampfen und speichert das Wasserstoffgas in einem Tank, um es länger aufzubewahren. Dann kann man das Gas entweder wie Erdgas in einem Heizkessel verbrennen oder es über eine Brennstoffzelle wieder in Strom umwandeln.
Ein weiteres Potenzial des grünen Wasserstoffs, der auch als "erneuerbarer Wasserstoff" bezeichnet wird, besteht darin, dass man die H-Moleküle z. B. mit Stickstoff (N) kombinieren kann, um daraus Ammoniak (NH4) herzustellen, das wiederum für die Düngemittelproduktion benötigt wird. Derzeit wird bei der Herstellung von Düngemitteln viel CO2 freigesetzt, da sie mit grauem Wasserstoff aus Erdgas hergestellt werden. Dies ist eine enorme Klimabelastung. Mit grünem Wasserstoff wird das CO2 nicht freigesetzt.
Wasserstoff neu?
Grüner Wasserstoff: Wie vielversprechend ist dieser relativ neue Spross des Energiebaums? Schols: "Neu? Komischerweise ist Wasserstoff gar nicht so neu. Bis in die 1960er Jahre gab es in Amsterdam bereits Stadtgas, bevor wir massenhaft auf Erdgas umgestiegen sind. Das Schöne am Stadtgas war, dass es bereits zur Hälfte aus Wasserstoff bestand; eigentlich war das Stadtgas seiner Zeit voraus. Aufgrund des Stadtgases haben wir in den Niederlanden viel Erfahrung mit dem Transport von Wasserstoffgas durch Gaspipelines. Es ist also nicht neu. Aber er rückt wieder ins Rampenlicht, weil wir nach einer Alternative zu Erdgas suchen, bei der sowohl die Produktion als auch die Verbrennung keine CO2-Emissionen verursachen."
Nicht durchführbar
Kalte Füße von Wasserstoffgas durch Gaspipelines sind also nicht notwendig, meint Schols.
"Wasserstoffgas birgt ein anderes Risiko als Erdgas, ist aber bei richtiger Verwendung nicht gefährlicher. Es entweicht leichter als Erdgas, weil es dünner ist. Außerdem lässt es sich nicht so leicht durch die Leitungen pumpen, weil die Pumpen zu grob sind. Aber es besteht kein Zweifel daran, dass jede Änderung des Gasnetzes um ein Vielfaches billiger UND schneller sein wird als der Bau aller möglichen neuen Stromanlagen."
Denn, so Schols weiter, die durchschnittliche Fertigstellung eines Hochspannungsprojekts dauert 20 Jahre. "Und ich spreche hier nur von einem Projekt. Und wenn man den Energiewert, der heute durch eine Gaspipeline fließt, durch Strom ersetzen will, muss man das Achtfache an Hochspannungsmasten bauen. Das ist natürlich nicht machbar, um die Energiewende zu einem erhöhen und die Belastung des Netzes zu verringern.
Ewiges Talent
Doch es wird auch Kritik laut. So sehen manche den grünen Wasserstoff als ewiges Talent, das sich nie wirklich groß durchsetzen wird. Kurzum, wir brauchen etwas anderes, um die Energiewende mit großen Schritten voranzutreiben. "Es ist gut, grünen Wasserstoff für das zu nutzen, was er gut kann: Er ist CO2-frei, kann lange gespeichert werden, hat eine hohe Energiedichte und ist ein Bindeglied zwischen 'Elektronen und Molekülen'. Damit meine ich, dass grüne Energie aus Wind oder Sonne auch genutzt werden kann, um ein grünes Gas (die Moleküle) herzustellen.
Aber es ist richtig, dass Wasserstoff aufgrund dieser Eigenschaften nicht die einzige Lösung für die gesamte Energiewende ist. Richtig ist aber, dass Wasserstoff aufgrund seiner Eigenschaften eine einzigartige Nische besetzt, für die wir keine bessere Alternative haben."
Elektrolyseur
Daher sieht ProfiNRG grünen Wasserstoff als vielversprechende Lösung für neue Solarparks, die beispielsweise einen zu geringen Anschluss an das Stromnetz erhalten. "Das wird allmählich zu einer heiklen Geschichte, und das, obwohl in unserem Land noch viele Solarparks hinzukommen", stellt Schols fest. "Leider ist der Kauf eines Elektrolyseurs immer noch sehr teuer. Um das zu kompensieren, muss viel produziert werden, um rentabel zu sein. Glücklicherweise hat ein Elektrolyseur einen Produktionsbereich zwischen 15 und 100 Prozent. Wenn wenig erneuerbare Energie im Netz verfügbar ist, zum Beispiel mitten in der Nacht, kann man ihn weniger stark laufen lassen. Wenn der Tag hell ist, schaltet man den Elektrolyseur auf Maximum. Auf diese Weise leisten wir einen Beitrag zur Energiewende, und die Preise bewegen sich mit der Produktion erneuerbarer Energien. Für das Ertragsmodell ist das von Vorteil."
Business Case
Eine andere Möglichkeit, den Ärger mit dem Stromnetz zu umgehen, ist die Installation von Batterien. Diese können bei hoher Energieerzeugung Energie puffern und später, wenn weniger Ökostrom produziert wird, ins Netz einspeisen.
Die Batteriewelt, von der Schols spricht, wird kommen, blickt er voraus, zumal sich die Batterietechnologie in rasantem Tempo entwickelt. "Wir warten jetzt auf die ideale Batterie, die erschwinglich ist und gleichzeitig viel speichern kann. Dafür müssen wir uns noch gedulden, denn die Preise der aktuellen Batterien sind noch zu hoch. Oder man muss als Kunde in dieser Phase den innovativen Aspekt in die Investitionsentscheidung einfließen lassen und ein gewisses Risiko wagen. Zum Glück sehen wir, dass die Preise für Batterien stark fallen und der Markt sehr in Bewegung ist. Wir bekommen immer mehr Anfragen, um neue Energiespeicherlösungen für Solarparks und andere Anwendungen zu entwickeln. Darauf reagieren wir als ProfiNRG kontinuierlich mit unserer Erfahrung."
Text: Maarten Nota
