Zweistufige Hochtemperaturwasserspaltung

Hydrosol

Wasserstoff weist ein hohes Potenzial auf, einer der dominierenden Energieträger in allen Bereichen der Energiewirtschaft zu werden, da er ohne kohlenstoffhaltige Rohstoffe und rein unter Nutzung erneuerbarer Energiequellen hergestellt werden kann. Er wird zurzeit als Fahrzeugtreibstoff für Autos, Busse, Lkw und Züge eingeführt. Der Antrieb erfolgt dabei über Brennstoffzellen, die auch in Fahrzeugen spezieller Flotten (z. B. bei Logistikunternehmen oder an Flughäfen) Einsatz finden. Darüber hinaus wird die H2– und BZ-Technik auch für stationäre Anwendungen eingesetzt, beispielsweise im Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung, oder bei Anwendungen, bei denen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung erforderlich ist.

Nach wie vor spielt Wasserstoff auch als Zwischenprodukt in der Industrie eine große Rolle (mehrere Hundert Milliarden Kubikmeter weltweit), beispielsweise in der Petrochemie, in der Glas- und Metallherstellung, bei der Produktion von Kunststoffen und Düngemitteln sowie in der Lebensmittelindustrie. Es wird auch verstärkt darüber nachgedacht, das Erdgas im Gasnetz mit Wasserstoff anzureichern, um einen Teil der dort gespeicherten und transportierten fossilen Energie durch eine Energieform zu ersetzen, die kohlenstofffrei ist und sich auf der Basis nachhaltiger, erneuerbarer Energie- und Rohstoffquellen gewinnen lässt.

Japan als Vorreiter

Ein in dieser Hinsicht sehr ambitioniertes und konsequentes Programm zur Einführung von Wasserstoff als zentralem Energieträger wird von Japan bereits seit Jahren verfolgt: Im April 2014 wurde vom dortigen Kabinett ein strategischer Plan verabschiedet, der im März 2016 nochmals modifiziert wurde und der den mittelfristigen Weg Japans in eine Wasserstoffgesellschaft skizziert und vorbereitet. Dieser Plan umfasst sowohl technische Aspekte der Herstellung, des Transports und der Speicherung von Wasserstoff als auch gesellschaftliche Aspekte, wie zum Beispiel die Akzeptanz dieser neuen Technologie, und wird daher in enger Abstimmung zwischen Forschung, Industrie, Regierung und Bevölkerung weitergeführt.

Der dafür notwendige Entwicklungsprozess ist in drei Etappen gegliedert: In der ersten Phase, die bereits läuft und bis zum Ende des Jahrzehnts anvisiert ist, wird der Anwendungsbereich für Brennstoffzellen schrittweise erweitert, um Energieeinsparungen zu realisieren und sich eine entsprechende Position auf dem Weltmarkt zu sichern. In der zweiten Phase bis Ende der 2020er Jahre soll ein Versorgungssystem für Wasserstoff etabliert werden, das auf Importwasserstoff basiert, der nicht ausschließlich, aber überwiegend mit erneuerbarer Energie hergestellt wurde. Hier steht vor allem Solarwasserstoff aus Australien und anderen Solarstandorten im Fokus. Dabei ist insbesondere die Versorgungssicherheit ein zentraler Faktor der Motivation.

In der dritten Phase bis 2040 geht es schließlich darum, ein komplett CO2-freies Wasserstoffversorgungssystem für das ganze Land zu etablieren. Das Beispiel Japan könnte als Blaupause für eine Einführung der Technologie an anderen Standorten weltweit dienen – nicht zuletzt auch für Europa.

Autor:
Dr. Martin Roeb, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln

2 Gedanken zu “Zweistufige Hochtemperaturwasserspaltung

  1. Gerade habe ich in einem anderen Beitrag gelesen, dass die Öffentlichkeit so schleicht über H2 informiert sei – das stimmt!

    Jetzt stolpere ich hier über:
    „Der Antrieb erfolgt dabei über Brennstoffzellen, …“

    Nein, lieber Dr. Martin Roeb – der Antrieb erfolgt i.d.R. mit einem E-Motor und nur die elektrische Energie stammt aus der BSZ. Schon diese kleine „Unachtsamkeit“ ist ein Grund für viele Missverständnisse zum Wasserstoff – hausgemacht.

  2. Da kommt mir doch meine lang zurückliegende Schulzeit in den Sinn in der erwähnt wurde, dass molekularer Wasserstoff ein Gas mit einer sehr geringen Dichte (geringes Gewicht), aber auch geringem Energiegehalt je Volumeneinheit ist.

    Natürlich kann man diesen Nachteil kompensieren durch Drucktanks (derzeit ca. 700bar) oder noch höhere Energiedichte durch Verflüssigung bei -252°C erreichen.
    Dumm nur, dass selbst flüssiges H2 in etwa die Dichte von Styropur hat und meilenweit vom Energiegehalt eines kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffes entfernt ist.

    Wenn man also statt Öltanker dann Wasserstpfftanker einsetzen will, braucht man ein mehrfaches der heutigen Tankerflotte, um die gleichen Energiemengen zu transportieren – aus Australien oder anderen Solarstandorten …

    Ja, Japan ist Technikverliebt und hat ein Energieproblem. Aber die physikalischen und ökonomischen Realitäten können selbst die erfinderischen Japaner nicht aushebeln …

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