Alternative oder Irrtum?
Vor allem in südlichen Ländern wie dem spanischen Staat soll über erneuerbare Energien sogenannter grüner Wasserstoff erzeugt werden. Doch dazu fehlt den Ländern der wichtige Ausgangsstoff Wasser. Dazu kommt die Notwendigkeit einer völlig neuen Infrastruktur, die teuer wird sowie eine äußerst schlechte Energieeffizienz. Den grünen Wasserstoff in private Haushalte zu bringen, scheint angesichts dafür notwendiger hoher Investitionen so gut wie ausgeschlossen. Hinten und vorne tun sich Widersprüche auf.
Erneuerbare Energie aus Wasserstoff gilt als wissenschaftlicher Geheimtipp, doch bei näherer Betrachtung stellen sich viel ungelöste Fragen. Eine Analyse von Ralf Streck auf Overton-Magazin
Ist es ein neuer Boom oder ist es eine neue Blase, die sich gerade um die Wasserstoff-Strategie aufbläst? Jedenfalls hat ThyssenKrupp im zweiten und real ersten echten Börsengang des Jahres nun doch seine Wasserstoff-Tochter Nucera an die Börse gebracht. Der Börsengang war immer wieder verschoben worden und wird vom Konzern nun als “voller Erfolg“ bezeichnet, da die Aktie mit 20,20 Euro leicht über dem Ausgabepreis von 20 Euro lag. “Wir haben unsere Ziele voll umfänglich erreicht“, erklärte der Nucera-CEO Werner Ponik. “Wir wollten hier zwischen 500 und 600 Millionen Euro an der Börse einnehmen, das ist uns gelungen.“
Die Frage ist, ob es sich bei Wasserstoff wirklich um ein Zukunftsprojekt handelt. Oder hat ThyssenKrupp nur die möglichen Risiken gestreut, indem es seine Beteiligung im Zuge des Börsengangs auf 50,2 Prozent reduziert hat? Bisher hielt ThyssenKrupp 66 Prozent der Nucera-Aktien. Klar ist, so schreibt auch das Handelsblatt, dass Investoren zuletzt mit Neu-Emissionen eher Geld verloren haben. Die Kurse von vielen Wasserstoff-Unternehmen stünden “gegenwärtig unter Druck“. So wird von einem “Wasserstoffhype an den Börsen“ gesprochen, der aber längst nachlasse. Dafür werden “fehlende Investitionen und hohe Preise“ verantwortlich gemacht.
Die Frage ist generell, ob es sich bei der sogenannten Wasserstoff-Strategie nicht viel mehr um ein Märchen oder um eine Fata Morgana aus der Wüste handelt. Denn bei der Produktion von grünem Wasserstoff wird gerne in den Süden geschaut, auch auf die Iberische Halbinsel und natürlich über die Meerenge von Gibraltar hinaus auch auf den afrikanischen Kontinent und die Sahara. Dort sind die Bedingungen zur Erzeugung von Strom aus Sonne und Wind zwar besser, doch man braucht zur Herstellung von Wasserstoff eben auch viel Wasser. Das wird über die Klimakatastrophe aber auch im Süden knapper.
Schauen wir uns das Ganze einmal an einem Fallbeispiel in Spanien an. Die sozialdemokratische Regierung hat sich offiziell zum Ziel gesetzt, bis 2030 “zehn Prozent des gesamten Verbrauchs von grünem Wasserstoff in Europa, um die zwei Millionen Tonnen pro Jahr“ zu produzieren. Dieser Plan wirft viele Fragen auf und dürfte schon am fehlenden Wasser scheitern.
Wie Overton kürzlich in einer ausführlichen Reportage dargestellt hat, hält die Klimakatastrophe auch Spanien im festen Würgegriff. Sie hat das Land schon im April zu einem Glutofen gemacht. Temperaturen stiegen auf neue Rekordwerte von fast 40 Grad, Stauseen sind leer, Bauern dürfen ihre Felder nicht bewässern, um die Trinkwasser-Versorgung zu sichern. Nun sollen die Thermometer im südspanischen Andalusien sogar in Richtung 50 Grad ansteigen. Der bisherige absolute Hitze-Rekord von 47,6 Grad in Córdoba könnte nach Ansicht europäischer Experten gerissen werden.
Beispiel: Wasserstoff-Pilotanlage auf der Ferieninsel Mallorca
Mit der anhaltenden Dürre wird ein weiteres Problemfeld für die Wasserstoff-Strategie deutlich. Denn es fehlt das notwendige Wasser zur Produktion. An einem Projekt kann das konkret aufgezeigt werden. Der spanische Acciona-Konzern hat mit EU-Förderung im Umfang von zehn Millionen Euro eine Wasserstoff-Pilotanlage auf der Ferieninsel Mallorca errichtet, dazu kommen vier Millionen der Regionalregierung, gemäß der “Hydrogen Roadmap“ der Zentralregierung. Die wurde im vergangenen März eingeweiht und soll nun 300 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr produzieren.
Auf der Insel fahren schon fünf Wasserstoff-Busse, die jeweils etwa 35 Kilogramm Wasserstoff pro Tag verbrauchen. Der für die Elektrolyse benötigte Strom kommt nach Angaben des großen Baukonzerns aus zwei Photovoltaik-Anlagen in Lloseta und Petra mit einer maximalen Kapazität von 6,9 und 6,5 Megawatt. Die seien für die Produktion ausreichend, meint Acciona.
Ein Problem ist aber, dass auf Mallorca Wasserknappheit herrscht. Zudem verbrauchen Touristen überdurchschnittlich viel Wasser, nach Studien bis zur fünffachen Menge der Einheimischen. Nun kommt auch noch die Wasserstoff-Anlage hinzu, während die Niederschlagsmengen weiter sinken. Etwa 20 Liter Wasser werden in der Pilotanlage benötigt, um nur ein Kilogramm Wasserstoff herzustellen. Die Anlage braucht also, allein für die reine Produktion, etwa sechs Millionen Liter Trinkwasser im Jahr. Lokale Umweltschützer sehen darin ein sehr “kurzsichtiges“ Vorgehen, wenn der Wasserstoff direkt am Produktionsort verbraucht wird.
Wasserstoff-Produktion mit entsalztem Meerwasser ineffizient
Hierbei sind die Probleme, Verluste und Kosten beim Transport in Richtung Norden noch nicht einmal eingerechnet. Die Umweltschützer verweisen darauf, dass schon im vergangenen Jahr auf der Insel die Gärten nicht mehr bewässert werden durften. Etwa 35 Kilogramm Wasserstoff verbraucht ein Bus am Tag. “Das kostet die Betreiber etwa 350 Euro. Für Diesel würden sie nur die Hälfte zahlen“ und nur üppige Subventionen machen das derzeit möglich, meint sogar die Tagesschau. Angaben darüber, wie die Bilanz aussehen würde, wenn man statt der aufwendigen und verlustreichen Elektrolyse, auf die ThyssenKrupp setzt, den Solarstrom direkt in Oberleitungsbussen, Straßenbahnen oder in batterie-getriebenen Elektrobussen verwenden würde, werden nicht gemacht.
Dabei scheint Wasser gerade auf einer Insel doch unbegrenzt vorhanden zu sein. Doch für die Elektrolyse müsste Meerwasser zuvor erst aufwendig entsalzt werden. Nach Angaben von Experten werden bei der verbreiteten Verdampfungs-Methode zwischen 20 und 30 Kilowatt-Stunden Strom pro Kubikmeter Wasser nötig. “Energiekosten dieser Methode sind hoch“, stellt Spektrum der Wissenschaft fest.
Verwiesen wird deshalb auf die Umkehr-Osmose, rund 80 Prozent aller Anlagen würden diese Technologie schon verwenden. “Doch es wird noch etwas dauern, ehe die relativ veralteten, weltweit knapp 20 Prozent der thermischen Werke abgelöst sein werden“, da hohe Baukosten und damit verbunden lange Abschreibungszeiten einen Wechsel erschweren. Die Umkehr-Osmose kommt mit deutlich weniger Strombedarf aus. Gesprochen wird von noch etwa drei Kilowattstunden pro Kubikmeter. Käme auch diese Energie aus fossilen Brennstoffen, wäre das wieder mit neuen CO2-Emissionen verbunden. “Wenn die Entsalzung mit fossilen Brennstoffen betrieben wird, tragen deren Emissionen zum Klimawandel bei, der dann wiederum zu Wasserknappheit führt.“ Also müssten, will man auch das über erneuerbare Energien leisten, noch mehr Flächen für Windräder oder Photovoltaikanlagen bereitstellen.
Das ist aber erst die Vorstufe für die anschließende Elektrolyse zur Produktion von Wasserstoff. Bei den derzeit zumeist eingesetzten Niedertemperatur-Elektrolyseverfahren zur Wasserstoff-Erzeugung gehen nach Angaben von Martin Wietschel 30 Prozent der eingesetzten Energie verloren. Er verweist auf gleich zwei Umwandlungsprozesse. Deshalb sei die Energieeffizienz gering, meint auch dieser Experte für Wasserstoff-Wirtschaft am Fraunhofer Institut. Er erklärt: “Die direkte Stromnutzung, beispielsweise für batterie-elektrische Fahrzeuge, ist da natürlich effizienter.“
Zur Umwandlung von Solar- oder Windstrom “müssen Sie mindestens das Doppelte an erneuerbaren Energiequellen“ zubauen, sagt er zum Vergleich mit einer direkten Stromnutzung im Verkehr. “Da kommt die Politik fast zwangsläufig in eine Akzeptanz-Diskussion.“ Wird der Wasserstoff dann wieder in Strom umgewandelt, um ihn ins Stromnetz einzuspeisen, “erreichen Sie über die gesamte Kette einen Wirkungsgrad von etwa 40 bis 50 Prozent.“ Und bei Brennstoffzellen-Autos oder LKWs sei der Wirkungsgrad dann sogar noch schlechter und man komme auf nur noch rund 35 bis 40 Prozent.
Heutige Erdgas-Pipelines für Wasserstoff nicht nutzbar
Die Energieausbeute wird noch deutlich schlechter, wird der Wasserstoff aufwendig nach Nordeuropa transportiert. Entsprechende Pipelines gibt es ohnehin noch nicht. Dass Erdgas-Pipelines in der derzeitigen Form nicht nutzbar sind, was anfänglich gerne behauptet wurde, ist inzwischen längst klar. Sogar die Beimischung von Wasserstoff in geringen Mengen zum Erdgas ist fast unmöglich. So hatte der Wissenschaftliche Dienst des Bundestags sogar schon vor vier Jahren festgestellt, dass man zwar in Gasnetze “Methan in unbegrenzter Menge“ einleiten könne. “Bei Wasserstoff, der mittels Elektrolyse erzeugt wurde, liegen die Grenzen derzeit bei 1-10 Volumenprozent.“
Mit Bezug auf das Umwelt-Bundesamt (UBA) wird beispielsweise mit Blick auf den Verkehrssektor festgestellt, dass “Erdgas als Kraftstoff keinen höheren Wasserstoff-Anteil als 2 Volumen-Prozent enthalten darf, da es bei höheren Konzentrationen zu einer Versprödung der Stahltanks von CNG-Fahrzeugen kommen kann“. So resümierte das UBA: “Welche Rolle Wasserstoff künftig im Gesamtsystem spielen soll, ist noch weitgehend unklar. Weder ist geklärt, inwieweit eine erhöhte Beimischung von Wasserstoff in die bestehenden Gasnetze angestrebt werden soll, noch, ob und in welchem Umfang Wasserstoffnetze durch Neuaufbau oder Umwidmung bestehender Netze benötigt werden.“
Wasserstoff kann Erdgas nicht ersetzen
Inzwischen hat sich durchgesetzt, dass eine völlig neue Infrastruktur für Wasserstoff gebraucht wird. Deshalb soll zum Beispiel für geplante 2,5 Milliarden Euro offiziell ein Pilotprojekt “H2Med“ unter dem Mittelmeer von Barcelona ins französische Marseille gebaut werden, natürlich hoch subventioniert durch die EU. Man darf angesichts des Wahnsinns, ein solches Projekt mit seinen extremen Anforderungen an den Stahl und die Dichtheit ausgerechnet unter dem Meer zu beginnen, ohnehin davon ausgehen, dass es sich hier um einen Etikettenschwindel handelt.
Die Kosten werden aber auch dafür deutlich höher ausfallen. Es handelt sich dabei real ohnehin nur um eine Gaspipeline, in die bestenfalls Wasserstoff in geringen Mengen beigemischt werden dürfte. Doch ist es kein Zufall, dass der Ausgangspunkt der größten Regasifizierungs-Anlage Europas im Hafen der katalanischen Metropole Barcelona liegt und der Endpunkt im Hafen von Marseille, um das Gas (keinen Wasserstoff) in das europäische Gasnetz einzuspeisen.
Wasserstoff enthält zudem nur etwa ein Drittel der Energie von Erdgas. Das macht den Transport ineffizient. Der Energieaufwand für die Pumpen soll etwa viermal so hoch sein wie bei Erdgas und durch das gleiche Rohr soll pro Stunde nur etwa ein Drittel der Energie fließen können, die im Fall von Erdgas transportiert werden kann. Längst kommen praktisch alle Studien zu dem Ergebnis, dass Wasserstoff als Erdgas-Ersatz ein Märchen ist.
Heizen mit Wasserstoff ist weit weniger effizient als Wärmepumpen, Fernwärme und Solarthermie
Denn egal was mit dem Wasserstoff geschehen soll, es müssten riesige neue Leitungsnetze gebaut werden, um den Wasserstoff entweder an Tankstellen oder zur Heizung in die Wohnungen zu bringen. Investitionen dafür wären exorbitant, der Wirkungsgrad wäre dagegen nach langem Transport nur noch gering. Kürzlich wurde im Wissenschaftsjournal Joule eine Studie veröffentlicht, die der Frage nachgegangen ist, ob sich Wasserstoff zum Beispiel zum Heizen von Häusern eignet oder ob es sich dabei nur um einen “Wunschtraum“ handelt. Analysiert wurden mehr als 30 Studien, die sich damit befassten. Das Ergebnis dieser Auswertung ist eindeutig. Eine verbreitete Nutzung von Wasserstoff für Heizzwecke wird “von keiner der 32 Studien unterstützt, die in dieser Analyse untersucht wurden“.
Die Verwendung von Wasserstoff zum Heizen mag auf den ersten Blick attraktiv klingen, hatte der Europa-Direktor der Energie-Denkfabrik The Regulatory Assistance Project erklärt, die an der Studie mitgearbeitet hatte. Er kommt zu dem Ergebnis: “Heizen mit Wasserstoff ist weit weniger effizient und teurer als Alternativen wie Wärmepumpen, Fernwärme und Solarthermie.“ Wasserstoff in Privathaushalten sei im Vergleich dazu weniger wirtschaftlich, weniger effizient, ressourcen-intensiver und zudem mit größeren Umweltauswirkungen verbunden, argumentiert Rosenow. “In Großbritannien würde das Heizen von Häusern mit grünem Wasserstoff etwa sechsmal mehr erneuerbaren Strom verbrauchen als Wärmepumpen“, sagt David Cebon von der Hydrogen Science Coalition und Professor für Maschinenbau an der Universität Cambridge gegenüber der BBC.
“Grün“, wie der Wasserstoff gerne genannt wird, ist er dann real nicht mehr. Die Experten verweisen unter anderem darauf, dass auch bei den Haushalten erhebliche technische Änderungen erforderlich würden, einschließlich der Rohrleitungen in den Häusern, da auch die bisherigen Erdgas-Leitungen verspröden. Und das würde für die Haushalte wieder enorm viel Geld kosten. Auch das ist mit Blick auf das “Heizungsgesetz“ von Bedeutung.
Ohnehin könnte man von annähernd “grün“ nur dann sprechen, wenn die Stromerzeugung aus Erneuerbaren einen massiven Überschuss liefern würde. Erst dann könnte man überhaupt an die Erzeugung von grünem Wasserstoff denken, doch nur dann, wenn der Wasserhaushalt das hergeben könnte. Selbst dann wäre ein Verbrauch des Wasserstoffs nur lokal noch einigermaßen zu vertreten.
Widerstand wird stärker
Aber zurück zum Beispiel Spanien. Zu den Achillesfersen dieser Strategie kommt, dass es auch hier keinen überschüssigen Strom aus erneuerbaren Quellen gibt. Sogar der spanische Energieplan sieht vor, dass das Land 2030 seine eigene Stromversorgung lediglich zu 74 Prozent darüber decken wird. Schon deshalb ist es pure Propaganda, wenn Regierungschef Pedro Sánchez davon fabuliert, in sechs Jahren zehn Prozent des gesamten grünen Wasserstoffs für Europa erzeugen zu wollen.
Dazu kommt, dass der Widerstand gegen neue Anlagen stärker wird. Neue Großprojekte werden in Spanien längst als “koloniale Projekte“ abgelehnt. Es profitierten davon vor allem “reiche Länder, die zu viel Strom verbrauchen“, erklärt die Umweltschutz-Organisation Aliente. In Gegenden, in denen es schon reichlich Anlagen gibt, wird zunehmend deutlich, dass das Akzeptanzproblem auftritt, das der Fraunhofer-Experte schon angesprochen hat. Der katalanische Regierungschef Pere Aragonès konnte im Frühjahr eine zugespargelte Gegend zur Einweihung neuer Windanlagen angesichts der Proteste der Bevölkerung nur unter massivem Polizeischutz besuchen. Dabei hatte dessen Partei ERC die Wahlen einst mit einer klaren absoluten Mehrheit von 62 Prozent gewonnen.
Die Aktivisten sind auch davon genervt, dass nicht nur der Strom zur Entwicklung des Nordens abfließt, sondern auch die Gewinne. Im Dorf El Perelló fordert der Aktivist Geppe Monros, der sich in der Bürgerinitiative Salvem Lo Burgar (Retten wir das Burgar-Tal) engagiert, dass die Strom-Produktion in der öffentlichen Hand liegen sollte, die Gewinne in der Region bleiben sollten. Die Privatfirma, welche die Windanlagen bisher betreibt, sei “nur an Gewinnen interessiert“. Auch hier wird deutlich, dass das Seil längst bis zum Zerreißen gespannt ist. “Wir sind für erneuerbare Energien, aber dafür reicht es, unbenutzte Flächen und Hausdächer zu benutzen, statt Landwirtschafts-Flächen zu enteignen.“ Dann könnte das Land problemlos mit Strom versorgt werden, verweist er auf Studien.
Man kann sich vorstellen, was passiert, wenn auch die Zahl der Anlagen allein für die Wasserstoff-Strategie mehr als verdoppelt werden müssten. Im trockenen Teil Kataloniens bedürfte es weiterer Anlagen, um das Meerwasser zu entsalzen. Eine nachhaltige Zukunftsstrategie ist darin nicht zu erkennen.
Die “mieseste“ Energiebilanz haben zweifellos teure Windräder, die Strom erzeugen, der aber nicht ins Netz eingespeist werden kann, weil das sonst überlastet wird. Eine solche Angabe fehlt leider im Text. Sinnvoll wäre es, diese überschüssige Elektrizität zu verwenden, um Wasser (H2O) in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen (Elektrolyse). Es ist ein Märchen sondergleichen, dass man dafür viel Wasser verbrauchen würde. In jeder Tonne Wasser stecken mehr als 100 kg Wasserstoff, eine enorme Energiemenge. Leider sind diese Angaben nicht im Text zu finden. Übrigens kann Wasserstoff ebenso wie Erdgas komprimiert werden, wenn man es z.B. durch Pipelines transportieren will.
All das kostet natürlich Geld und Energie, und mit diesem Argument kann dann gerne Propaganda betrieben werden, um Bürger zu erschrecken. Aber Energie, die nichts kostet (einschließlich ihrer Erzeugung) muss erst erfunden werden. Und solange die derzeitige, miserable Energiepolitik weiter betrieben wird (viel Energie, wenn sie nicht gebraucht wird, fehlende Energie, wenn man sie braucht) ist es sinnvoller, überschüssige Energie in Wasserstoff zu verwandeln (vgl. Satz 1). Oder in andere Speicher, um Mangellagen zu überbrücken. Leider scheinen die aktuellen Energiepolitiker mit derartigen Projekten völlig überfordert zu sein.
ANMERKUNGEN:
(1) “Sogar Wasser fehlt: Weitere Achillesferse der Wasserstoff-Strategie“, Overton-Magazin, Autor: Ralf Streck, 2023-07-10 (LINK)
ABBILDUNGEN:
(1) Wasserstoff-Energie (kzfe)
(2) Wasserstoff-Energie (standart)
(3) Wasserstoff-Energie (dvgw)
(4) Widerstand (ralf streck)
(PUBLIKATION BASKULTUR.INFO 2023-07-15)
