Chance der Zelle – Die Infrastruktur

Nur in Verbindung mit einer effizienten Infrastruktur kann Wasserstoff als Energiespeicher eine flexible und bedarfsgerechte Energieversorgung garantieren. Woher kommt der Wasserstoff von heute und morgen?

Wasserstofftank: carbonfaserummantelte Druckgasbehälter speichern den Wasserstoff bei 700 bar.

Wasserstoff als Kraftstoff hat dort das größte Entwicklungspotenzial, wo der Aufbau einer Infrastruktur sinnvoll und durchführbar ist: ausgehend von den Ballungsräumen. Das macht die Studie „Woher kommt der Wasserstoff in Deutschland bis 2050“ plausibel. Diese Studie wurde 2009 als Abschluss des Projektes „GermanHy“ vorgelegt. Ziel der Studie war die Erarbeitung einer deutschen Wasserstoff-Roadmap unter Einbeziehung von Resourcenverfügbarkeit, Energieeffizienz, Kosten, CO2-Minderungspotenzialen und Importabhängigkeit. Dazu wurden die Perspektiven einer künftigen Bereitstellung von Wasserstoff als Energieträger in Deutschland bis 2050 untersucht.

Die Ergebnisse der Studie bescheinigen dem Kraftstoff Wasserstoff ein enormes Potenzial. So könnte nach einem der angenommenen Szenarien Wasserstoff bis zu 40 Prozent des Energiebedarfs im Verkehrssektor im Jahr 2050 abdecken. Auch in den beiden anderen Szenarien wird von einem Anteil von bis zu 23 Prozent ausgegangen. Bei ihrer Prognose gingen die Forscher von der „verteilten Nachfrage“ aus: Das steht für einen schnellen Ausbau der Tankstelleninfrastruktur mit anfangs zwar geringer Auslastung, aber schnellem Wachstum zunächst in großen Ballungsgebieten und entlang der wichtigen Verkehrsachsen. Die Autoren der Studie weisen allerdings auch darauf hin, dass Wasserstoff ebenfalls in weniger dicht besiedelten Regionen verfügbar sein muss, um wirklich flächendeckend die Akzeptanz des Brennstoffzellenantriebs zu erreichen.

Ob Stadt oder Land – was bleibt, ist die Frage, wie der Wasserstoff künftig zur Tankstelle kommen wird. Strömt er durch eine Pipeline, wird er lokal erzeugt oder mit dem Tanklastwagen angeliefert? Auf absehbare Zeit gibt es auf diese Frage mehrere Antworten. Denn in den kommenden Jahren wird die Infrastruktur zur Versorgung von Brennstoffzellenfahrzeugen und anderen Verbrauchern keinen einzelnen Königsweg kennen. Vielmehr entwickeln sich die Netze derzeit parallel zueinander mit großer Dynamik, was Umfang und Technik betrifft – mit der bei den jeweiligen Rahmenbedingungen effizientesten Lösung. Und genau darin liegt eine große Chance, denn so entstehen technische Lösungen für verschiedene Anforderungen und Standorte.

Wasserstoff von der Produktion bis in den Tank: pdf zum Download (1,3 MB) »

Entscheidend sind dagegen standardisierte Befüllvorgänge und einheitliche Schnittstellen zwischen der Tankstelle und dem Fahrzeug – und dieses Ziel ist bereits heute mit Zapfsäulen und den neu entwickelten Betankungstechnologien erreicht, die nach den aktuellen SAE-Standards (J2601, et al.) arbeiten. „Der technische Standard ist geschaffen, jetzt geht es darum, eine marktfähige Infrastruktur aufzubauen“, sagt Markus Bachmeier von Linde. Das auf Gase und Engineering spezialisierte Unternehmen entwickelt die Kernkomponenten moderner H2-Tankstellen. Mit dem Thema Wasserstoff beschäftigt sich Linde aber über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg: von der Produktion mit konventionellen oder auf erneuerbaren Energien basierenden Methoden bis hin zur Logistik und Speicherung.

In den nächsten Jahren, so sagt Bachmeier, werden Tankstellen zum größten Teil durch Tankwagen mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff versorgt werden. Auch eine der modernsten H2-Tankstellen Europas, die TOTAL im Mai 2010 in Berlin unter Beteiligung von Linde und Statoil eröffnet hat, erhält flüssigen Wasserstoff per Tanklastwagen. Der Treibstoff stammt aus der Linde-Produktionsstätte in Leuna und wird vor Ort in einem hochisolierten Tank vorgehalten.

Natürlich kann der Wasserstoff auch vor Ort hergestellt werden. Dazu dient entweder ein Dampfreformierer, der Wasserstoff aus Erdgas oder Biogas erzeugt, oder ein Elektrolyseur, der mit Strom aus herkömmlichen oder erneuerbaren, fluktuierenden Energien den Energieträger gewinnt. Anschließend wird der Wasserstoff dann vor Ort komprimiert und unter Hochdruck gespeichert. Jeremy Rifkin, Präsident der Foundation on Economic Trends (FOET) und einflussreicher Vordenker der Wasserstoffökonomie, sieht in der Verwendung von Wasserstoff die ideale Lösung für das Problem einer flexiblen Speicherung von Energie aus regenerativen Quellen, die gleichzeitig deren optimale Verfügbarkeit garantiert (siehe Interview mit Jeremy Rifkin).