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Überblick

Wasserstoff: Schlüsselelement der Energiewende?

© Gettyimages

19. August 2021

Wasserstoff wird heute als Wundermittel der Energiewende gehandelt. Das kleinste Element des Universums soll den Verkehr, aber auch die Industrie umweltfreundlicher machen. Wir haben uns in zahlreichen Beiträgen mit dem vielversprechenden Gas beschäftigt. Hier finden Sie eine Übersicht und Antworten auf die wichtigsten Fragen.  

 

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist das kleinste und häufigste Element des Universums. Anders als auf der Sonne, dem Saturn oder Jupiter kommt das farb- und geruchslose Gas auf der Erde fast ausschließlich in gebundener Form vor: Es steckt in fossilen Rohstoffen wie Erdgas und Erdöl sowie in über der Hälfte aller bekannten Mineralien. Und wie sein Name und sein chemisches Symbol „H2“ bereits sagt, ist Wasserstoff auf der Erde vor allem in H2O, also in Wasser gebunden.

 

Wie wird Wasserstoff erzeugt?  

Wasserstoff wird heute hauptsächlich mittels Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Dabei wird viel CO2 freigesetzt, was ihn nicht so umweltfreundlich macht, wie gemeinhin gedacht. Alternativ kann Wasserstoff auch mit Strom im Elektrolyseverfahren erzeugt werden. Dabei wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Verwendet man dabei ausschließlich Strom aus regenerativen Quellen gilt der Wasserstoff als CO2-frei. Ihn könnte man auch direkt an der Quelle produzieren – an Windparks auf hoher See. Wir haben zusammengefasst, welche Vorteile das mit sich bringen würde und wo solche schwimmenden Elektrolyseplattformen bereits geplant oder angedacht werden.

 

 

Wie umweltfreundlich ist Wasserstoff? 

Wie gut Wasserstoff für den Klimaschutz ist, hängt stark von seiner Produktionsmethode ab. Es hat sich eingebürgert, ihn je nach Umweltverträglichkeit in Farben zu kategorisieren: grau, grün, blau, türkis. Verena Schneider von TÜV NORD erklärt im Interview, welche Methode sich hinter welcher Farbe verbirgt und wie man zum Beispiel grauen zu blauem Wasserstoff machen kann.

 


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Wasserstoff für eine klimafreundliche Produktion: Mit einem Anteil von 24 Prozent war die Industrie im vergangenen Jahr der zweitgrößte CO2-Produzent in Deutschland.

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Das erste Wasserstofffahrzeug wurde bereits vor über 200 Jahren gebaut.

 

 

Wo und wie wird Wasserstoff eingesetzt?

In Raffinerien und in der chemischen Industrie wird das flüchtige Gas bereits in großen Mengen verwendet – überwiegend allerdings der klimaschädliche Wasserstoff mit hohen Emissionen. Das soll sich in Zukunft zunehmend ändern. Grüner Wasserstoff aus Ökostrom kann im Verkehr und in der Industrie eine elementare Rolle für die Energiewende spielen, zeigt sich etwa Bundesforschungsministerin Anja Karliczek überzeugt. Welche Anwendungsfelder gibt es bereits?

 

Wasserstoff im Strassenverkehr

Der Wasserstoffantrieb ist keine Idee unserer Gegenwart. Tatsächlich wurde das erste Wasserstofffahrzeug bereits vor über 200 Jahren gebaut. Während man lange Zeit Verbrennungsmotoren mit dem explosiven Gas antreiben wollte, hat sich technologisch mittlerweile der Brennstoffzellenantrieb durchgesetzt. Er funktioniert wie ein umgedrehter Elektrolyseur: Wasserstoff wird mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft in Wasser und Strom aufgespalten. Ersteres sickert aus dem Auspuff, letzterer treibt einen Elektromotor an. Brennstoffzellenautos sind also auch E-Fahrzeuge. Im Vergleich zu den reinen Batteriefahrzeugen versprechen sie aber eine größere Reichweite und lassen sich fast ebenso schnell betanken wie ein Verbrenner – so die Argumente der Wasserstoffbefürworter und -befürworterinnen.

Warum sich die Brennstoffzelle im Pkw bislang schwer tut, wie sich das ändern könnte und wo Deutschland bei der Tankinfrastruktur steht, erklärt Leif-Erik Schulte, Leiter des TÜV NORD-Instituts für Fahrzeugtechnik und Mobilität (IFM) im Podcast. Lesen Sie auch, warum die Brennstoffzelle besonders im Schwerlastverkehr als vielversprechende Alternative zum Diesel gehandelt wird.

 

 

 

Wasserstoff im Bahnverkehr

250 Millionen Liter Diesel schlucken die Fahrzeuge der Deutschen Bahn im Jahr – null Liter sollen es im Jahr 2050 sein. Um diesen Plan zu verwirklichen, will der Konzern künftig auch Wasserstoffzüge einsetzen. Vor allem auf nicht elektrifizierten Nebenstrecken, wo sich Oberleitungen kaum rechnen. Regionale Zugbetreiber wie die niedersächsische EVB haben Wasserstoffzüge in den letzten Jahren bereits erfolgreich erprobt: Ab 2022 sollen 14 Brennstoffzellenzüge regulär im Elbe-Weser-Raum unterwegs sein. Erfahren Sie im folgenden Artikel, welche Verkehrsbetreiber außerdem mit Wasserstoff planen und welche Hersteller Modelle entwickeln.

 

 

 

 

 

Wasserstoff im Schiffsverkehr

Rund 90 Prozent des globalen Warenverkehrs wandern über die Weltmeere. Und der Verkehr auf dem Wasser wird in den kommen Jahren weiterwachsen – und damit auch die Belastung für die Umwelt. Einen Königsweg zu sauberem Schiffsverkehr gibt es dabei nicht, darin sind sich viele Experten und Expertinnen einig. Wir haben zusammengefasst, welche Maßnahmen und alternativen Antriebe diskutiert, erprobt oder bereits eingesetzt werden und wo dabei der Wasserstoff ins Spiel kommt.

 

 

 

WARUM SCHIFFE DIE EFFIZIENTESTEN VERKEHRSMITTEL SIND

Friedrich Wirz, Leiter der Arbeitsgruppe Schiffsmaschinenbau an der TU Hamburg erklärt in diesem Podcast, was Schiffe zu den effizientesten Transportmitteln macht und welche Chancen und Herausforderungen der Einsatz von Wasserstoff auf See bietet. 

 

Wasserstoff im Flugverkehr

Der Flugverkehr gilt heute als Klimasünder Nummer eins. Klar ist: Kein anderes Verkehrsmittel produziert pro zurückgelegtem Kilometer größere Folgen für das Klima. Ebenso unstrittig unter Experten und Expertinnen: Über lange Distanzen werden wir Menschen und Waren auch in fernerer Zukunft nicht vollelektrisch ans Ziel fliegen können. Denn dazu sind heutige Batterien zu groß und zu schwer. Neben Biokraftstoffen setzen Politik und Flugbranche ihre Hoffnungen daher auf Wasserstoff. Der könnte einerseits direkt als Treibstoff dienen oder in synthetisches Kerosin weiterverarbeitet werden, das sich tendenziell in heutigen Flugzeugen vertanken lässt. Was auf welchen Distanzen von Vorteil ist und wie das Wasserstoffflugzeug der Zukunft aussehen könnte, weiß Jens Friedrich, Leiter des Instituts für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS) an der TU Braunschweig. 

 

 

 

Wasserstoff für die Industrie

Mit einem Anteil von 24 Prozent war die Industrie im vergangenen Jahr der zweitgrößte CO2-Produzent in Deutschland – noch vor dem Verkehr, der 20 Prozent beisteuerte. Künftig soll Wasserstoff die Produktion von Stahl, Treibstoffen und Grundchemikalien klimafreundlicher machen. Erfahren Sie, welche Projekte dazu geplant sind, welche Herausforderungen dabei bewältigt werden wollen und wo der Strom für den grünen Wasserstoff herkommen könnte.

 

 

 

 

Mehr Podcast-Folgen zum Thema Wasserstoff

TEIL 1: MOBILITÄT DER ZUKUNFT: WELCHER ANTRIEB SETZT SICH DURCH?

Ein Podcast-Gespräch mit Leif-Erik Schulte, Leiter des TÜV NORD-Instituts für Fahrzeugtechnik und Mobilität (IFM) über: welche unterschiedlichen Antriebe es gibt, warum die aktuell hoch gehandelten Technologien gar nicht so neu sind und welche Antriebstechnologien sich mittelfristig durchsetzen werden.

 

TEIL 2: MOBILITÄT DER ZUKUNFT: WELCHER ANTRIEB SETZT SICH DURCH?

Im zweiten Teil unseres Podcast-Gesprächs zu den Antriebstechnologien der Zukunft geht es darum, mit welchen Antrieben die CO2-Vorgaben erreicht werden können, wie das Netz mit Ladesäulen und Wasserstofftankstellen derzeit ausgebaut ist und ob die deutschen Hersteller mit Tesla dauerhaft mithalten können.

 


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