Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft und nahezu unbegrenzt vorhanden. Leider stammen aber noch 90% des weltweit produzierten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen, wobei Treibhausgase (CO2) freigesetzt werden. Das bekommt dem Klima nicht. Die Schweiz, Europa, China und andere grosse Industrieländer, unter Präsident Joe Biden jetzt sogar auch die USA wieder, wollen Abhilfe schaffen. Die Schweiz und die EU haben sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 „klimaneutral“ zu werden. Bis dahin ist es noch ein weiter Weg, aber vielversprechende Anfänge sind gemacht.

Wer die Energiebilanz nachhaltig erneuern, sprich den Ausstoss von Kohlendioxid (CO2) reduzieren will, kommt am Wasserstoff (H2) – er ist dreimal energiereicher als Benzin – nicht vorbei. Der Stoff ist so gut wie unbegrenzt vorhanden – leider meist nur in gebundener Form, wie etwa als Wasser (H2O). Das bedeutet, für die Erzeugung von reinem Wasserstoff, also dem Aufspalten der Moleküle, muss Energie aufgewendet werden. Je nach Herstellungsverfahren fällt dabei wieder das unerwünschte Treibhausgas CO2 an.

 

Grau, blau, grün

Noch stammen mehr als 90% des weltweit produzierten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen wie Öl, Erdgas und Kohle. Man spricht von grauem Wasserstoff, weil seine Herstellung mit klimaschädlichen Emissionen (CO2) verbunden ist. Bei blauem Wasserstoff, er stammt aus Erdgas, wird das anfallende CO2 abgeschieden und muss irgendwie, unter der Erde, gespeichert werden.

Richtig klimafreundlich ist die H2-Herstellung nur dann, wenn sie nachhaltig erfolgt, also mithilfe von erneuerbarer Energie (Strom aus Sonnenenergie, Wind- oder Wasserkraft) ohne die Freisetzung von CO2. In diesem Fall spricht man von grünem Wasserstoff und der kann eine zentrale Rolle bei der Energiewende spielen, in der Industrie, als Treibstoff für Fahrzeuge (Brennstoffzellenantrieb) und – umgewandelt zu Methan und eingespeist in Erdgasleitungsnetze – zum Heizen und Kochen. Wasserstoff ist also ein ideales Medium, um den Energiemarkt zu „dekarbonisieren“.

Bisher befindet sich global gesehen die Produktion von grünem H2 erst im Anfangsstadium. Bis zu einer flächendeckenden Massenproduktion ist es noch ein langer Weg. Aber sie ist machbar und auch bezahlbar, wie der Hydrogen Council ist seiner jüngsten Studie vom Januar darlegt. In dem 2017 in Davos gegründeten Council mit Sitz in Brüssel sind über 100 führende Energie-, Transport-, Industrie- und Investmentunternehmen zusammengeschlossen, mit dem Ziel die Wasserstoffwirtschaft zu fördern und dem Brennstoffzellenantrieb zum Durchbruch auf der Strasse zu verhelfen. Zum Kreis der Förderer gehören u.a. BMW, Daimler, Honda, Hyundai, Toyota, Air Liquide, Linde, Shell und Total.

 

„Netto null“ bis 2050

Mittlerweile haben die meisten verantwortlichen Politiker und Energiemanager weltweit die Notwendigkeit einer nachhaltigen Reduzierung des CO2-Ausstosses erkannt. Der neue US-Präsident Joe Biden erneuerte als eine seiner ersten Amtshandlungen die Mitgliedschaft der USA zum Klimaabkommen von Paris, welches sein Vorgänger Donald Trump am 4. November letzten Jahres erst verlassen hatte.

Die Schweiz und EU haben sich ehrgeizige Ziele einer CO2-Redizierung gesetzt. Bis 2050 will man klimaneutral sein. Dann sollen unter dem Strich keine Treibhausgase mehr emittiert werden («netto null»).

Deutschland und Frankreich haben Milliarden-Investitionen in die Wasserstofftechnologie angekündigt. Geht es nach dem Green Deal der EU-Kommission, wird Europa der erste klimaneutrale Kontinent, nicht zuletzt dank erneuerbarem Wasserstoff. Die EU setzt bei der Dekarbonisierung der Industrie, des Verkehrs und beim Heizen in hohem Masse auf Wasserstoff. Gemäss dem Strategiepapier vom Juli 2020 sollen bis 2030 EU-weit 10 Mio. Tonnen erneuerbarer Wasserstoff produziert und dafür 40 Gigawatt (GW) an Elektrolyseurkapazitäten bereitgestellt werden. Die erforderlichen Investitionen werden auf „24 bis 42 Mrd. Euro“ veranschlagt.

Die Schweiz hat als erstes Land der Welt eine neue Form der emissionsfreien Mobilität auf nationaler Ebene eingeführt: ein „Wasserstoff-Ökosystem“. Es fokussiert sich zunächst einmal auf dem Schwerlastverkehr. Beteiligt sind an dem Projekt neben dem Förderverein H2 Mobilität Schweiz, die Unternehmen H2 Energy Holding, Hyundai Hydrogen Mobility und Hydrospider .

 

Dekarbonisierung des Schwerverkehrs

So sollen nach Angaben der Projektbetreiber bis 2025 etwa 1600 Brennstoffzellen-Elektro-Nutzfahrzeuge von Hyundai auf Schweizer Strassen unterwegs sein. Die ersten Prototypen fahren bereits. Die privatwirtschaftliche Initiative leistet nach eigenen Angaben „mit dem emissionsfreien Wasserstoffkreislauf einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung des Schwerverkehrs“. Der grüne Wasserstoff werde ausschliesslich mit Strom aus erneuerbaren Energien klimafreundlich hergestellt und über das bestehende Tankstellennetz an speziellen H2-Zapfsäulen angeboten. Die erste H2-Tankstelle in der Schweiz wurde 2016 in Hunzenschwil in Betrieb genommen. Mittlerweile existieren 6 Tankstellen. Es soll ein flächendeckendes Netz etabliert werden.

Anfang Oktober 2020 wurden in Luzern die ersten Xcient Fuel Cell Trucks von Hyundai an Kunden übergeben und fahren seither im Praxistest. Mitglieder des Fördervereins nutzen diese LKWs im täglichen Gütertransport und sorgen für den Aufbau einer landesweiten H2-Betankungsinfrastruktur.

Die Treibhausgasemissionen des Schwerlastverkehrs würden mit dem Brennstoffzellenantrieb stark reduziert, betont der Förderverein: Bei einer Fahrleistung von rund 80000 km pro Jahr spare ein Brennstoffzellen-Lastwagen jährlich 70 bis 75 t CO2. Denn der Brennstoffzellenmotor stösst lediglich Wasserdampf aus. Den Treibstoff, sprich Wasserstoff, liefert Hydrospider AG. Die erste H2-Produktionsanlage von Hydrospider mit einer Leistung von 2 Megawatt (MW) ist beim Alpiq-Wasserkraftwerk Gösgen im Frühjahr 2020 in Betrieb gegangen.

 

Schweizer Energiepreis 2021 als Anerkennung

Das Wasserkreislauf-Projekt erhielt vom Bundesamt für Energie den Schweizer Energiepreis Watt d’Or 2021 in der Kategorie «Energieeffiziente Mobilität».

 

Fazit: Wasserstoff ist für die künftige Versorgung mit klimaneutraler Energie unerlässlich – als Treib- und Heizstoff aber auch als Speichermedium. Wasserstoff, der im Sommer mit überschüssigem Solarstrom elektrolytisch gewonnen wird, kann eingelagert und im Winter zur Wärmeerzeugung verwendet werden. Als Folge zunehmender Nachfrage werden die Produktionskosten grünen Wasserstoffs sinken. Zur Kostendegression unter verschiedenen Szenarien hat der Hydrogen Council Berechnungen vorgelegt. Grüner Wasserstoff wird auf jeden Fall billiger. Seine Wettbewerbsfähigkeit gegenüber herkömmlichen (fossilen) Energieträgern wird aufgrund der Skaleneffekte stark zunehmen. Das erleichtert die Dekarbonarisierung der Elektrizitätswirtschaft und des Strassenverkehrs.

Der Trend zu Klimaneutralität eröffnet vielfältige Anlagemöglichkeiten. „Energiekonzernen und Industrietechnikunternehmen werden sich Chancen beim Bau und Betrieb der neuen grünen Wasserstoffanlagen eröffnen. Ferner werden neue Kapazitäten von Hunderten von GW an erneuerbaren Energien erforderlich sein, um die Elektrolyseure mit Strom zu versorgen. Das ist in den Marktprognosen für Zulieferer der Wind- und Solarindustrie bislang noch nicht eingepreist“, schreibt Simon Webber, Leitender Portfolio Manager bei Schroders. Die einfachste Geschäfts- und Anlagechance sieht er in Unternehmen, die den Markt zur Herstellung der vielen neuen Elektrolyseure beliefern können. Der Umsatz mit Ausrüstung für Elektrolyseure habe 2020 nur rund 250 Mio. USD betragen. Zur Dekarbonisierung erwartet Webber „weltweit in den Spitzenjahren der Nachfrage“ einen Markt von 25 Mrd. US-Dollar. Dass es derzeit nur wenige führende Elektrolyseurunternehmen gebe, mache „diese Branche sehr interessant“. Neueinsteiger würden es schwer haben, denn die Technologie sei nicht einfach.


Manfred Kröller
Finanzjournalist


Die Partner des sektorenübergreifenden Wasserstoff-Ökosystems in der Schweiz

Der Förderverein H2 Mobilität Schweiz wurde 2018 von Agrola, AVIA Vereinigung, Coop, Coop Mineraloel, fenaco Genossenschaft, Migrol und dem Migros-Genossenschaftsbund gegründet, „um die Wasserstoffmobilität in der Schweiz zu fördern und ein flächendeckendes Netz an Wasserstoff-Tankstellen aufzubauen“. Mittlerweile sind weitere Mitglieder dazugestossen: Camion Transport, Chr. Cavegn, Emil Frey Group, Emmi Schweiz, F. Murpf, Galliker, Gebrüder Weiss, G. Leclerc Transport, Schöni Transport, Shell New Fuels, Socar Energy Switzerland, Streck Transport, Tamoil sowie Von Bergen.

Die 2014 gegründete H2 Energy Holding bezeichnet sich als „Businessinnovator für erneuerbare Energien“. Um den Klimawandel zu stoppen, soll Wasserstoff aus erneuerbarer Energie zu einem Grundpfeiler des Energiesystems gemacht werden.

Hyundai Hydrogen Mobility, Opfikon, ist ein Joint Venture von Hyundai und H2 Energy und bietet emissionsfreie Nutzfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb an.

Hydrospider ist ein Gemeinschaftsunternehmen von Alpiq, H2 Energy und Linde/PanGas und wurde 2019 gegründet. Es stellt nach eigenen Angaben die Erzeugung, Beschaffung und Logistik von grünem Wasserstoff aus CO2-freier Produktion sicher. H2 Energy und Alpiq halten je 45% des Kapitals. 10% hält der globale Industriegase- und Anlagenbaukonzerrn Linde, der in der Schweiz unter dem Namen PanGas tätig ist.

 

Weiterführende Links zum Thema

Funktionsweise Brennstoffzellenantrieb

Treibstoff der Brennstoffzelle ist gasförmiger Wasserstoff. Im Betrieb gelangt er kontinuierlich von aussen (aus dem Tank) zur Anode Gleichzeitig wird Sauerstoff oder Luft als Oxidationsmittel der Kathode zugeführt. Da der Wasserstoff von sich aus mit dem Sauerstoff zu Wasser reagieren will, braucht es keine Energie von aussen; deshalb spricht man von „kalter Verbrennung“. Dabei wird Strom erzeugt und als „Abgas“ simpler Wasserdampf. Es gibt bereits Brennstoffzellenfahrzeuge mit Reichweiten von bis zu 700 km.

Die Brennstoffzelle ist ein sehr effizienter Antrieb. Ihr elektrischer Wirkungsgrad liegt bei über 60%. Ein Benzinmotor erreicht nur 25 bis 35%. Insgesamt liegt der Gesamtwirkungsgrad eines Brennstoffzellenfahrzeugs heute schon über dem eines herkömmlichen Pkw, trotz des Energieaufwands für die Produktion des benötigten Wasserstoffs.