Wasserstoff als chemischer Energiespeicher

Wasserstoff als chemischer Speicher für eine zukünftige Energiewirtschaft – über dieses Thema haben am 8. und 9. Mai 2012 rund 150 Teilnehmer im Rahmen des Deutschen Wasserstoffkongresses diskutiert. Gastgeber in der Landesvertretung des Landes Nordrhein-Westfalen in Berlin war die EnergieAgentur.NRW, die diese Veranstaltung gemeinsam mit dem Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) organisierte.

Das Programm war weniger technisch, sondern eher energiepolitisch ausgerichtet. Dr. Frank-Michael Baumann, Geschäftsführer der EnergieAgentur.NRW, begründete dies in seiner Begrüßungsrede mit den Worten: „Wir haben bewusst den Schwenk von der Wissenschaft in die Wirtschaft vorgenommen, denn der Wasserstoff ist unserer Meinung nach mittlerweile in der Wirtschaft angekommen.“ In diesem Sinne erhielt am ersten Veranstaltungstag insbesondere die Energiewirtschaft das Wort, um aus ihrer Sicht die Bedeutung und Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff als Energiespeicher darzustellen.

Als erster Referent trat allerdings zunächst Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamtes, an das Rednerpult. Dieser kam nicht umhin, vorauszuschieben, dass „das UBA gar nicht mehr so gegen Wasserstoff eingestellt ist“, wie es noch vor Jahren der Fall war. Anschließend befasste sich Flasbarth mit der Zielvorgabe, bis zum Jahr 2050 die CO2-Neutralität im Stromnetz zu erreichen. Dafür sei eine langfristige Planung notwendig: „35 % Erneuerbare-Energien-Anteil in 2020 werden sicher erreicht, vielleicht sogar 40 %.“ Für die Zeit danach werde aber die zentrale Frage sein: „Schaffen wir es, geeignete Energiespeicher zur Verfügung zu stellen?“ Wasserstoff und später dann auch Methan bescheinigte er dafür ein großes Potential: „Wir glauben, dass mit diesen chemischen Speichern die wesentlichen Engpässe in Deutschland zu meistern sind.“

Demgegenüber gab Dr. Oliver Weinmann, Geschäftsführer der Vattenfall Europe Innovation GmbH, zu bedenken: „Der Markt gibt es nicht her, dass heute in chemische Speicher investiert würde. Das wird sich auch in de nächsten zwei, drei oder vier Jahren nicht ändern.“ Er baut deswegen auf vier Säulen, um erneuerbare Energien noch besser ins Netz integrieren zu können, von denen die erste die Erweiterung des Stromnetzes ist: „Ohne Netzausbau wird es nicht gehen.“ Die zweite Säule ist für ihn die Optimierung konventioneller Technik. Als Drittes nannte Weinmann Smart Grids sowie Lastmanagement und als Viertes geeignete Energiespeicher.

Für den alten und neuen DWV-Vorsitzenden Dr. Johannes Töpler ist „Wasserstoff nicht nur ein Faktor in einer zukünftigen Energiewirtschaft, sondern auch ein Vektor, der die Richtung anzeigt, in die die Entwicklung geht“. Derzeit scheint allerdings noch offen zu sein, wann diese Zukunft Realität werden könnte. Erste Demonstrationsprojekte laufen zwar derzeit an, bis diese Technologie jedoch energiewirtschaftlich von Bedeutung werden kann, dürften noch etliche Jahre vergehen. Bis dahin müssen zunächst Elektrolyseure weiter erprobt und anschließend in entsprechender Stückzahl beziehungsweise Größe produziert werden.

Am zweiten Tag kam dann als Eröffnungsredner Udo Paschedag, der Staatssekretär im Klimaschutz- und Umweltministerium von Nordrhein-Westfalen, zu Wort, der erklärte: „Die NRW-Landesregierung ist davon überzeugt, dass Wasserstoff ein wichtiger Faktor in der künftigen Energiewirtschaft sein wird und wird deshalb die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie weiterhin unterstützen.“ Paschedag konkretisierte auch gleich die Art dieser Unterstützung und nannte beispielsweise Steuerbefreiungen für den Strom, der zur Wasserstofferzeugung genutzt wird: „Hier bedarf es eines Marktprogramms. […] Hier muss geklotzt, nicht gekleckert werden.“ Angesichts derartiger Äußerungen zeigte sich dann auch Frank-Michael Baumann zuversichtlich, dass seine Arbeit bei der EnergieAgentur.NRW auch nach den Wahlen vom 14. Mai 2012 unverändert fortgeführt werden könne.

Insgesamt konnte der Kongress angesehen werden als geeignete Bündelung der bisherigen Ansätze zum Thema „H2 als Energiespeicher“, die im Jahr 2008 mit der VDE-Studie ihren Anfang gefunden hatten. Seitdem hat es wiederholt Workshops, Studien sowie erste Demonstrationsprojekte gegeben, die Ende 2011 in die Gründung der Plattform performing energy mündeten. Nun gilt es, die Technik und die Geschäftskonzepte so weit zu entwickeln, dass sie den Einsatz von Wasserstoff als Energiespeicher auch wirtschaftlich interessant machen. Nach Aussage von Ulrich Bünger vom LBST ist das Erreichen dieses Ziels noch vor 2025 wünschenswert.

Schleswig-Holstein startet Energie-Speicherinitiative

Um die zur Genüge anfallende Windenergie im Norden Deutschlands effizient speichern zu können, hat Schleswig-Holstein am 21. März 2012 eine Speicherinitiative gestartet. Anlässlich der Gründung erklärte die Energie-Staatssekretärin Dr. Tamara Zieschang in Kiel: „Wir haben in Schleswig-Holstein unterschiedliche Ansätze im Bereich der Speichertechnologien, von Pumpspeicherwerken über Wasserstoffelektrolyse bis hin zu Batterietechnologien. Alles das wollen wir jetzt regelmäßig diskutieren, um die wichtigen Speichervorhaben in Schleswig-Holstein voranzubringen.“ Zieschang mahnte zudem an, dass es bereits heute auf Grund überlasteter Stromnetze zu Abschaltungen von Windparks komme. Diese Situation dürfe sich in den nächsten Jahren nicht verschärfen, stattdessen müsse der Netzausbau besser als bislang zwischen Bund und den Ländern koordiniert werden. Dafür sind jährlich jeweils zwei Treffen vereinbart worden.

Eines von insgesamt drei zentralen Projekten ist die Einlagerung von Wasserstoff in einer Salzkaverne bei Hemmingstedt, um damit mittelfristig das Industriegebiet Brunsbüttel mit Energie versorgen zu können. Zunächst könnte das per Elektrolyse erzeugte Gas aber auch in der Raffinerie in Heide verwendet, ins Gasnetz eingespeist oder für den Verkehrssektor eingesetzt werden.

Es ist Zeit für einen Strategiewechsel in der Klimapolitik

Hören wir auf zu träumen! Die Klimakonferenz in Cancún hat im Dezember 2010 zwar die Scherben von Kopenhagen zusammengekratzt. Mehr aber war nicht möglich. Ein Klimaabkommen, das die Erwärmung des Klimas auf maximal zwei Grad oder gar 1,5 Grad sichert, steht weiter in den Sternen. Deshalb brauchen wir eine neue Strategie, und die liegt auf der Hand. Deutschland kann dabei sogar eine Schlüsselfunktion einnehmen und davon profitieren.
Die Weltklimakonferenz in Kopenhagen war erbärmlich gescheitert. Dann sammelten sich erneut tausende Klimareisende aus Politik, Wissenschaft, Verbänden und Medien in Cancún, einem Badeort am Golf von Mexiko. Immerhin redete man wieder miteinander und es wurden einige Punkte zur Rettung der Regenwälder und zur Finanzierung der Klimapolitik in den armen Ländern vereinbart. Zweifellos wichtige Punkte. Aber die Wahrheit ist auch: Keine dieser Vereinbarungen ist finanziert. Es wird in absehbarer Zeit kein verbindliches Abkommen geben. Die USA wird keinem Abkommen zustimmen, weil der Beitritt zu einem internationalen Abkommen in den USA durch eine Zweidrittelmehrheit im Senat gebilligt werden muss, und die ist nicht abzusehen. Selbst eine einfache Erklärung (ein „agreement“) des Kongresses, dass Amerika sich an den Vertrag halten wird, ist nach der für Obama verlorenen Nachwahl nicht mehr drin. Und ohne die USA werden China und Indien nicht mitmachen.
Ist also alles verloren? Keineswegs! Es gibt sogar gute Gründe für Optimismus. Diese zunächst verblüffende Feststellung beruht auf überraschenden Entwicklungen der letzten Jahre. Es gibt positive Nachrichten aus allen Ecken der Welt – auch und gerade aus den USA und aus China: Es kommt jetzt darauf an, eine Strategie zu entwerfen, die diese Entwicklungen berücksichtigt und die erforderliche Kehrtwende einleitet. Dabei könnte Deutschland eine wichtige Rolle spielen – was allerdings einen Politikwechsel erfordert.
Immer mehr Experten fordern eine Vorreiterstrategie. Eine solche Strategie geht davon aus, dass die erneuerbaren Energien in den kommenden 50 Jahren die Schlüsseltechnologien schlechthin werden. Dabei geht es an erster Stelle um den elektrischen Strom. Die Stromversorgung ist schon heute zur Lebensader der Zivilisation geworden. Ohne Strom geht fast nichts mehr – kaum ein Herd, keine Heizung, kein Wasserhahn, kein Telefon. Wenn in den kommenden Jahrzehnten auch noch die Autos mit Strom fahren und die gut gedämmten Häuser mit elektrischen Wärmepumpen geheizt werden, dann wird die Stromversorgung mit Erneuerbaren Energien endgültig zur Gretchenfrage werden, die über Wohlstand und Konkurrenzfähigkeit von Staaten entscheidet.
Bislang glaubte man noch, ein Alleingang einer Nation oder gar der Europäischen Union wäre zu teuer. Aber die Situation hat sich geändert. So sind die erneuerbaren Energien in den letzten Jahren bereits zunehmend günstiger geworden. Noch wichtiger aber ist der Bewusstseinswandel bei vielen Entscheidungsträgern. Politiker und Manager in aller Welt haben die strategische Bedeutung der Erneuerbare-Energien-Technologien erkannt. Sie wissen, dass die Vorbereitung auf den Wettlauf um die Zukunftstechnologien bereits begonnen hat und stehen in den Startlöchern. Ausgerechnet die Hauptbremser der Klimakonferenzen, die USA und China, sind schon dabei, Europa einzuholen. Im Krisenjahr 2009 wuchs der Weltmarkt für Windkraftwerke gegen den Trend um 31 Prozent, und davon wurde ein Drittel allein in China aufgebaut – ein weiteres Viertel in den USA.
Über 40 Staaten haben das deutsche Erfolgsmodell EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) kopiert. In den USA hat die Mehrzahl aller Staaten engagierte Klimagesetze verabschiedet. Bei der Installation von Windkraftanlagen hat die USA Deutschland bereits überholt – mit Texas und Kalifornien an der Spitze. Hawaii hat sich per Gesetz verpflichtet, bis 2030 die CO2-Emissionen aus der Stromerzeugung um 70 Prozent zu senken.
Auch China, das seinen Strom heute zu 80 Prozent mit Kohle erzeugt, hat bereits die Wende eingeleitet. Im Jahre 2009 wurden Windkraftwerke mit einer Leistung von 13 Gigawatt ans Netz gebracht – das ist mehr Kapazität als die aller neun chinesischen Atomkraftwerke zusammen – und das nur in einem Jahr. Bei solarthermischen Anlagen für Haushalte ist China bereits Weltmeister und hat fünfmal soviel Anlagen installiert wie ganz Europa. Außerdem hat China die größten Wasserkraftreserven der Welt: 67 Gigawatt sind im Bau, weitere 100 Gigawatt in Planung. Sogar beim Netzausbau ist China schon weiter als Europa. Während bei uns noch über die Notwendigkeit diskutiert wird, ein neues Gleichstrom-Overlay-Netz, das so genannte Supergrid, zu bauen, um den Strom der Erneuerbaren ohne große Verluste quer durch Europa zum Kunden zu bringen, handelt China: Über 10.000 Kilometer HGÜ-Leitungen (Hochspannungsgleichstromübertragung; mit geringen Verlusten) wurden bereits in Betrieb genommen.
China und die USA stehen mit diesem Engagement nicht allein. Brasilien, Kanada und Indien sind in die Spitzengruppe der Windkraftbauer vorgedrungen. Länder wie Mexiko, die Türkei und Marokko haben Zuwachsraten von über 100 Prozent. Auch Südafrika hat einen Einspeisetarif eingeführt.
Angesichts dieser Entwicklung ist es kein Wunder, dass die Mehrzahl der von mir im Sommer befragten Experten der Auffassung ist, dass Europa mit Deutschland an der Spitze vorangehen sollte, anstatt auf den Konferenzen um Klimaziele zu pokern. Konkret heißt das, zu beschließen, in den kommenden 30 Jahren einseitig die komplette Stromversorgung auf erneuerbare Energien umzustellen und dafür alle Weichen zu stellen. Die Befürchtung, dass wir uns damit eine viel zu teure Energieversorgung anschaffen, ist überholt. Im Gegenteil: Wenn Deutschland, das führende Maschinenbauland der Welt, loslegt, ist das ein Startsignal. China und Indien, Ägypten und Marokko, Brasilien und Mexiko und viele US-Staaten beobachten sehr genau, was hier in Europa geschieht. Eine solche Entscheidung würde einen Wettlauf um die Erneuerbaren weltweit auslösen. Jeder will dabei sein, niemand will die Entwicklung versäumen.
Wird eine solche Entwicklung erst einmal eingeleitet, dann kann die Umstellung viel schneller erfolgen, als die Experten bislang für möglich hielten. Prof. Schellnhuber, der Direktor des Klimaforschungsinstituts in Potsdam, spricht vom Selbstbeschleunigungspotenzial solcher Innovationsprozesse. Noch vor fünf Jahren hielten die meisten Experten eine CO2-freie Stromversorgung frühestens Ende des Jahrhunderts für möglich. Nun liegen bereits mehrere Studien vor, nach denen die Umstellung bereits 2050, 2040 oder gar sogar 2030 abgeschlossen werden kann. Die Stellungnahme des Sachverständigenrates der Bundesregierung rechnet vor, dass ab 2030 die Strompreise der Erneuerbaren bereits niedriger liegen werden als die aus noch nicht abgeschriebenen fossilen und nuklearen Kraftwerken. Wer wird bei solchen Aussichten noch Kohle- oder Atomkraftwerke bauen?
Hinzu kommt: Deutschland hat ideale Vorraussetzungen, um loszulegen. Denn es liegt zwischen den größten Wasserspeichern Europas: den Stauseen in Skandinavien und den Alpen. Der Sachverständigenrat hat deshalb für die Übergangsphase einen kleinen Stromverbund zwischen Deutschland und Skandinavien vorgeschlagen – eventuell unter Einbeziehung der Schweiz. Wenn diese Speicher durch neue „Super-Strom-Leitungen“ verfügbar gemacht werden, um die Schwankungen der Windkraftparks auszugleichen, dann kann bereits 2020 über die Hälfte des Stroms in Deutschland aus Erneuerbaren gewonnen werden. Dies sollte im Rahmen einer abgestimmten EU-Strategie geschehen. So können parallel der Ausbau von Speichern vor Ort – zum Beispiel Druckluftspeicher oder auch Wasserstoffspeicher – und die Einbindung von thermischen Solarkraftwerken in Nordafrika beginnen.
Während viele meiner Interviewpartner wie Prof. Hohmeyer vom Sachverständigenrat für Umweltfragen eine Vorreiterstrategie empfehlen, so hält insbesondere der Wissenschaftliche Beirat für globale Umweltveränderungen (WBGU) mittelfristig ein Klimaabkommen für unbedingt erforderlich. Eine der wichtigsten Funktionen kann sein, den nötigen Transfer von Nord nach Süd, sowohl in Form von Geld als auch in Form von Know-how zu organisieren. Klimaabkommen können auch verhindern, dass Ölförderländer versuchen, den Innovationsprozess zu sabotieren, in dem sie mit Dumping-Angeboten von Öl und Gas reagieren. Um dem entgegenzutreten, können zum Beispiel Regeln über die Welthandelsorganisation (WTO) festgelegt werden, die es erlauben, gegenüber Ländern, die sich nicht an vereinbarte Klimaziele halten, Sonderzölle zu erheben.
Klimaabkommen können also hilfreich sein. Es wäre aber fatal, weiter darauf zu warten. Denn wenn wir weiter mauern, müssen wir uns nicht wundern, dass andere skeptisch auf uns schauen und sich fragen, ob wir unsere engagierten Reden ernst meinen. Wir können und müssen heute damit beginnen, das Notwendige zu tun. Nur so wird die Dynamik entstehen, die erforderlich ist.

Gastkommentar von Karl-Martin Hentschel aus Heikendorf bei Kiel
freier Autor des Buches „Es bleibe Licht“