Wasserstoff und Brennstoffzelle – wichtige Elemente der Energiewende

Mit zunehmendem Ausbau von Windenergie und Fotovoltaik werden Leistungsfluktuationen im elektrischen Netz sowie Stunden mit einem Stromüberschuss im Verbundnetz häufiger und der Speicherung großer Energiemengen für wind- und sonnenscheinarme Zeiten kommt eine immer größere Bedeutung zu. Die großtechnische Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse von Wasser ist eine seit Jahrzehnten etablierte Technologie, der im Kontext der Energiewende nun ein neuer Wert zukommt. Wasserstoff ist ein vielseitig einsetzbarer Energieträger, der bei seiner Nutzung kein CO2 emittiert. Die beste Technologie zur Nutzung von Wasserstoff ist die Brennstoffzellentechnologie, die mit hohen Wirkungsgraden Strom und Wärme erzeugen kann. Es entsteht Wasser(dampf) als einziges „Abgas“.

Die Entwicklung der Brennstoffzellentechnolgie ist mittlerweile soweit fortgeschritten, dass erste Produkte auf den Markt gekommen sind. Brennstoffzellenfahrzeuge können die besser bekannte Elektromobilität mit Batterien sinnvoll ergänzen, wenn große Reichweiten und schnelle Tankzeiten essenziell für den Nutzer sind. Ein zweites Segment sind Hausenergiesysteme mit Brennstoffzelle – die kleinsten und effizientesten Anlagen zur Kraft-Wärme- Kopplung. ... mehrHier wird in einem vorgelagerten Schritt Wasserstoff aus Erdgas erzeugt. Elektrische Wirkungsgrade bis zu 60 % sind möglich und Gesamtwirkungsgrade der Erzeugung von Strom und Wärme können 80 % übersteigen.

Der in Brennstoffzellen ablaufende Prozess ist wie bei Batterien elektrochemisch, daher gibt es keine Emissionen wie bei der Verbrennung. So viele Vorteile haben aber auch einen Preis, es werden teils edelmetallhaltige Katalysatoren benötigt und der Wasserstoff ist ein Gas mit einem Energieinhalt von etwa 1/3 des Wertes für Erdgas. Insbesondere in den Fahrzeugen sind daher Drucktanks erforderlich, um eine ausreichende Menge an Energie speichern zu können.

Japan, Korea und China sind derzeit Vorreiter bei der Einführung der Technologie, in den USA und in Europa sind die Fortschritte langsamer trotz der politischen Willensbekundungen für das Jahr 2050 Klimaneutralität erreichen zu wollen.