Wenn sogar Bill Gates in ein neues Verfahren investiert, um erneuerbaren Wasserstoff kostengünstig zu produzieren, dann kann man davon ausgehen, dass diesem Energieträger eine vielversprechende Zukunft bevorsteht. Aber Sie haben richtig gelesen, wir sprechen hier von ERNEUERBAREM Wasserstoff. Denn für eine vielversprechende Zukunft muss die Produktion dieses Energieträgers vollkommen erneuerbar oder zumindest CO2-frei sein, was heute bei weitem noch nicht der Fall ist. Wird Wasserstoff die fossilen Brennstoffe endgültig ersetzen können? Wird die nachhaltige Mobilität Wasserstoff zum neuen Kraftstoff der Welt machen? Überblick über die Perspektiven und Bedingungen für die Entwicklung dieses Brennstoffs mit Caroline Mazzoleni, stellvertretende Leiterin des Bereichs „Neue Erneuerbare Energien“ bei Bouygues Energies & Services.
Eine der Herausforderungen der Energiewende liegt in der Fähigkeit, erneuerbare Energien produzieren und speichern zu können. In einer Welt, in der die Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes eine zentrale Rolle spielt, ist es unerlässlich, in zuverlässige und wettbewerbsfähige Produktionsmittel für saubere Energien zu investieren.
Wir wollen große Mengen möglichst günstig und umweltfreundlich produzieren und die Produktionszeiträume und -orte auf den Energiebedarf der Verbraucher abstimmen. Das Problem? Der Anteil der erneuerbaren Energien am weltweiten Energiemix ist noch relativ gering und die Erfüllung aller dieser Kriterien bei weitem nicht einfach.
Lösungen zur Reduzierung des weltweiten Kohlenstoffausstoßes
Wasserstoff ist ein unumgängliches Element zur Beschleunigung der Energiewende. Dieser Energieträger bietet zahlreiche Perspektiven für die Herausforderungen, die sich aus der Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes ergeben:
- Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes bei der Mobilität, insbesondere im Schwerverkehr
- Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes bei den Industrieverfahren, indem fossiler Wasserstoff durch erneuerbaren Wasserstoff in der Industrie ersetzt wird
- Nutzung des Energieträgers Wasserstoff als Speicherlösung für erneuerbare Energien oder kohlenstofffreie Energieversorgung für abgelegene Gebiete.
„Damit Wasserstoff seinen Platz in der Wertschöpfungskette der Energiewende, insbesondere in der Transportwelt finden kann, muss diese Energie ohne Kohlenstoffausstoß produziert werden. Das ist die unabdingbare Voraussetzung dafür, dass sich Wasserstoff zu einer Energie der Zukunft entwickelt. Aus diesem Grund arbeiten wir an mehreren Innovationsprojekten rund um diese Energie“,
erläutert Caroline Mazzoleni, stellvertretende Leiterin des Bereichs „Neue Erneuerbare Energien“ bei Bouygues Energies & Services.
Die Produktion von grünem Wasserstoff durch Wasserelektrolyse scheint bislang die geeignetste Lösung zu sein. Wasserstoff wird nämlich aus Wasser und erneuerbarer Energie (Sonne, Wind, Wasserkraft, …) erzeugt. Dabei handelt es sich zwar um ein ausgereiftes und zuverlässiges Verfahren, doch die Kosten für die Wasserstoffproduktion sind immer noch zu hoch.
„Der Schlüssel des Wirtschaftsmodells liegt in der Verdichtung der Produktionsgebiete. Das ist ein unerlässlicher Schritt für die Erreichung von wettbewerbsfähigen Kosten bei der Produktion von erneuerbarem Wasserstoff“, fährt Caroline Mazzoleni fort.
Speicherung von grünem Wasserstoff: die große Herausforderung der kommenden Jahre
Ein weiterer Vorteil von Wasserstoff ist seine Fähigkeit, die Energie über einen längeren Zeitraum (über mehrere Jahreszeiten) zu speichern. Wasserstoff kann auch mehrere Zustände annehmen: gasförmig, flüssig oder sogar fest, wird aber in seinem gasförmigen Zustand am häufigsten gespeichert.
Eine vielversprechende Zukunft für saubere Transportmittel
Die Zeichen unserer Zeit stehen zunehmend auf „grün“. Alternative Kraftstoffe erhalten immer mehr Bedeutung auf dem Markt. Wasserstoff als Kraftstoff ist eine gute Alternative für Gas- und Elektrofahrzeuge. Der Einsatz von Wasserstoff ist umso interessanter, wenn es um eine hohe Autonomie oder kurze Ladezeiten geht. Daher eignet er sich insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge, bei denen das Gewicht der Batterien eine Rolle spielt, aber auch für lange Strecken. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge stoßen nur Wasserdampf aus und sind sehr leise – ein willkommener Vorteil bei der Bekämpfung der Lärmbelästigung in Städten. Bouygues Energies & Services arbeitet zum Beispiel seit 2019 an der Erneuerung seines Fahrzeugparks und versucht, Dieselfahrzeuge weitestgehend durch Elektro- oder Wasserstofffahrzeuge zu ersetzen, um der Einrichtung von emissionsarmen Zonen, den sog. Umweltzonen vorzugreifen, in denen „herkömmliche“ Fahrzeuge nicht mehr erwünscht sind.
In Frankreich hat sich die Wasserstoffbranche zum Ziel gesetzt, bis 2023 mindestens 5000 leichte und 200 schwere Nutzfahrzeuge mit einem Wasserstoffantrieb auszurüsten. Zahlreiche Akteure in der Industrie haben bereits begonnen, ihre Flotte auf wirtschaftliche, nachhaltige Fahrzeuge umzustellen, aber nichtsdestotrotz ist ein Rechtsrahmen erforderlich, um erneuerbare Wasserstoffprojekte für alle zugänglich zu machen.
„Bislang sind Wasserstofffahrzeuge noch ziemlich kostspielig. Die Industrialisierung der Produktion von Wasserstofffahrzeugen würde den Zugang zu einem erschwinglichen Fahrzeugangebot für alle Nutzer erleichtern. Aus diesem Grund konzentriert sich die Branche der Wasserstoff- basierten Mobilität auf den Schwerverkehr und die sog. gebundenen lokalen Fahrzeugflotten – Bus, LKW, Lieferwagen, Müllfahrzeuge – das heißt Fahrzeuge, die täglich in einem bestimmten Bereich unterwegs sind“,
fügt Caroline Mazzoleni hinzu.
Wasserstoff, eine unerschöpfliche Ressource?
Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde. Er ist der Hauptbestandteil der meisten Planeten. Und doch kommt er im Reinzustand nicht vor. Wasserstoff ist überwiegend in Wasser (H2O) oder in natürlichen Gasen wie Methan (CH4) zu finden.
Der gemeinhin in der Industrie, in Raffinerien oder in der Chemie verwendete sog. „graue“ Wasserstoff wird zu 95 % aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Die Wasserstoffproduktion mit Methan ist zwar die gängigste und kostengünstige Vorgehensweise, aber auch die mit dem höchsten Schadstoffausstoß.
Bei der fossilen Wasserstoffproduktion werden in Frankreich 11,5 Mio. t CO2 ausgestoßen, das sind ca. 3 % der Gesamtemissionen des Landes. Daher ist eine saubere Wasserstoffproduktion unerlässlich.
Es wäre also durchaus denkbar, dass der Schwerverkehr in Zukunft hauptsächlich über Wasserstofffahrzeuge erfolgt und somit erheblich zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beiträgt. Über den Straßentransport hinaus würden sich mit Wasserstoff auch neue Möglichkeiten für den Schiffs-, Bahn- und Flugverkehr eröffnen.
Wichtige Aspekte der Wasserstoff-Lösung
Die finanziellen Hindernisse sind immens, da sich die für die Produktion und Nutzung von Wasserstoff erforderlichen Technologien noch in der Entwicklung befinden. Selbst wenn sich einige Systeme bereits als vielversprechend erweisen, sind sie bislang noch zu teuer und zeichnen sich durch geringere Erträge als die sog. „umweltschädlichen“ Produktionsarten aus.
Erneuerbarer Wasserstoff ist zwar noch nicht die Patentlösung für die Energiewende, doch könnten seine Produktion und die zahlreichen Innovationen auf diesem Gebiet unsere Lebensweise und unsere Energieproduktion in den kommenden Jahren grundlegend verändern.
Sobald die Erträge höher und die Kosten geringer sind, kann man durchaus davon ausgehen, dass Lösungen mit erneuerbarem Wasserstoff den Kohlenstoffausstoß weltweit drastisch senken werden.
Bouygues Energies & Services ist von der Zukunft dieser Energie überzeugt und arbeitet mit Universitäten, Startups und anderen Unternehmen an zahlreichen Projekten zur Produktion oder Speicherung von grünem Wasserstoff. Beispiel: die Investition in das Unternehmen Powidian, ein innovatives Startup, das sich auf die autonome Energieproduktion aus Wasserstoff spezialisiert hat.
„Bis dahin müssen wir weiter investieren und innovieren. Übrigens hat der französische Staat hat Investitionen in Höhe von 7 Milliarden Euro über 10 Jahre versprochen, darunter 2 Milliarden bis 2023 für die Entwicklung einer grünen Wasserstoffbranche. Ich bin von der Zukunft dieser grünen Energie überzeugt“,
meint Caroline Mazzoleni abschließend.
Grüner Wasserstoff in der Luftfahrt
Das Projekt SEPHER (Secours Electrique par Pile à Hydrogène et Energies Renouvelables) wurde Mitte 2019 von der französischen Flugsicherungsbehörde „Direction des Services de la Navigation Aérienne“ (DSNA) ins Leben gerufen.
Dieses innovative, beispielhafte Umwelt-Pilotprojekt beinhaltet die Entwicklung einer Lösung zur CO2-freien Notstromversorgung der Kommunikationsausrüstungen der Zivilluftfahrt für die Gespräche zwischen Flugzeugpiloten und Fluglotsen. Diese Systeme müssen rund um die Uhr ganzjährig zur Verfügung stehen und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleisten.
Die DSNA verfügt inzwischen über eine erste Anlage für die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff, die die Energie speichert und so den Energiebedarf des Standorts deckt. Der Wasserstoff wird vor Ort über einen Solarpark produziert, der direkt an die Anlagen angeschlossen ist, um die lokale Solarproduktion aufzuwerten und insbesondere den Notstrombedarf der Anlagen zu gewährleisten.
Diese Ausrüstungen ersetzen die alten dieselbetriebenen und umweltschädlichen Notstromaggregate mit höheren Wartungskosten. Sie sind seit mehreren Monaten mit sehr zufriedenstellenden Ergebnissen in Betrieb. Das Konzept dürfte auf andere Standorte der DSNA übertragen werden, um die aktive Politik zur Reduzierung der CO2-Emissionen fortzusetzen.
Mit SEPHER wurden die Zielsetzungen erreicht: Reduzierung der CO2-Emissionen um 60 % und Verbesserung der operativen Leistung des Systems.
