Grüner Wasserstoff als Energieträger

Seit Jahrzehnten gelten regenerative Energiequellen als Lösung für die Energiewende. Allerdings gibt es Probleme bei der Konsistenz der Stromproduktion und fossile Energiequellen können nicht überall durch erneuerbaren Strom ersetzt werden. 

Grüner Wasserstoff als Energieträger der Zukunft?

Lösungen für den Ausgleich der Schwankungen sind große Batterien oder die Produktion von lagerfähigen Energieträgern aus überschüssigem Strom. Diese Energieträger könnten auch eine Lösung für den Ersatz fossiler Brennstoffe in der Industrie darstellen. Am bedeutendsten dabei ist Wasserstoff, der je nach Herstellungsart unterschieden wird (z.B.: grau: mit fossiler Energie, pink: mit Kernkraft oder grün: mit regenerativer Energie).

Sowohl die Wirtschaft als auch Politik sehen grünen Wasserstoff als Energieträger der Zukunft an, denn das Element ist risikoarm, lager- und transportfähig und bei grüner Produktion emissionsfrei. Auch die Technik zur Produktion und Nutzung ist bereits vorhanden. So gibt es bereits Autos, LKW und Züge mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellen. Ansätze gibt es auch für landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge. Zudem haben Landwirt:innen als Produzenten von regenerativer Energie gute Chancen, erfolgreich in die dezentrale Wasserstoffproduktion einzusteigen.

Woran scheitert der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft bislang?

Die Hürden hin zu einem flächendeckenden System der Produktion und Nutzung von grünem Wasserstoff sind zahlreich und Lösungen noch nicht immer vorhanden. Einerseits wäre da die fehlende Infrastruktur von Leitungen und Produktionsstätten, andererseits die energie- und kostenintensive Produktion. Zudem ist es notwendig den Einsatz in den richtigen Branchen zu etablieren, denn vor allem energieintensive Industrien und die Transportbranche sollten im Fokus stehen, um eine effektive Reduktion der Treibhausgas-Emissionen zu erzielen.

Vorteilhaft für den Transport ist die Mischbarkeit von fossilem Gas und Wasserstoff, der in gewissen Anteilen bereits eingespeist wird. In einem Pilotprojekt hat das Unternehmen Avacon zusammen mit dem DVGW die Beimischung von bis zu 20 % Wasserstoff erprobt. Eine abschließende Auswertung steht noch aus, jedoch fallen die Einschätzungen bislang positiv aus. Für die Verbrennung des Gemisches sind allerdings moderne Gasthermen notwendig.

Ein anderes Projekt des Fraunhofer Instituts hat den gleichzeitigen Transport von Erdgas und Wasserstoff und deren Trennung mithilfe innovativer Membranen erfolgreich getestet. Wasserstoff könnte so über das vorhandene Gasnetz transportiert werden und fossiles Gas schrittweise ersetzen. In welchem Verhältnis die Gase transportiert und erfolgreich getrennt werden können ist aber noch offen.

Ein weitaus größeres Problem stellt die Herstellung von Wasserstoff dar, denn die Elektrolyse benötigt große Mengen an Strom. Deswegen werden bestehende Technologien seit Jahren optimiert und neue Verfahren gesucht. Im Jahr 2022 wurden für verschiedene Verfahren Effizienz-Rekorde verzeichnet. Diese technologischen Durchbrüche kommen wesentlich früher als erwartet und machen Hoffnung, dass Wasserstoff als Energieträger schneller etabliert werden kann.

Was hat das alles mit der Landwirtschaft zu tun?

Wie bereits angedeutet, gehören Landwirt:innen vielerorts zu den Produzenten regenerativer Energie. Um Wasserstoff effizient herzustellen, scheint ein dezentrales Netz von Elektrolyseuren direkt an der Quelle des überschüssigen Stroms sinnvoll.

Inwieweit das ermöglicht werden könnte, soll das Projekt „H2Agrar“ erforschen. Der Schwerpunkt dabei liegt auf der Produktion, dem Transport und der Nutzung von grünem Wasserstoff unter Einbindung der Landwirtschaft. Auch ein Wasserstoffbetriebener Schlepper soll konzipiert und erprobt werden. Neben diesem Forschungsprojekt gibt es weitere Bestrebungen, grünen Wasserstoff als Dieselersatz bei Landmaschinen zu etablieren. Der Wechsel-Geräteträger „NEXAT“, deren Praxistauglichkeit seit drei Jahren auf mehreren Betrieben getestet wird, soll seine Stromgeneratoren zukünftig mit Wasserstoff antreiben. Bislang geschieht das noch mithilfe zweier Dieselmotoren. Ob sich diese Maschine durchsetzen kann und wann andere Hersteller von Traktoren Lösungen für die Umstellung auf Wasserstoff finden, bleibt jedoch offen.

Ein weiteres Forschungsprojekt mit direktem Bezug zur Landwirtschaft ist die Produktion von Wasserstoff mithilfe der Dunkelfermentation von Biomasse als Vorstufe zur Fermentation in einer Biogasanlage. Forschende des Projekts „HyPerFerment“ haben bislang herausfinden können, dass die Produktion von grünem Wasserstoff vor allem bei Weizenkleie und Maissilage effizient möglich ist, ohne die Methanproduktion zu beeinflussen. Diese Ergebnisse sollen nun in einer größeren Pilotanlage bestätigt werden, um das Potential und Optimierungsmöglichkeiten zu klären. Das Forschungsprojekt soll Ende 2023 beendet und abschließend ausgewertet werden.

Prozess Dunkelfermentation

Quelle: Fraunhofer IFF

Wird sich Wasserstoff als Energieträger durchsetzen?

Dank der Aufmerksamkeit sowohl der Wirtschaft als auch der Politik hat es in der Forschung beeindruckende Fortschritte gegeben. Durch die Anerkennung des Potentials fließen große Mengen finanzieller Mittel in den Bereich der Wasserstoffwirtschaft.

Mit den Fortschritten kommen aber auch Aufgaben auf die Politik zu. Unter anderem weil das Potential zur Wasserstoff-Produktion nicht überall vorhanden ist, muss die Entwicklung global erfolgen, um die Industrie klimawirksam umzustellen. Dafür sind unter anderem Transparenz und einheitliche Standards notwendig.

Inwiefern sich die Landwirtschaft als Innovationstreiber herausstellen wird, bleibt ungewiss, da der Verbrauch der Industrie auch durch eigene Produktion kompensiert werden soll. Die Energieversorgung könnte jedoch weiter steigen und Landwirt:innen einmal mehr Diversifizierungsmöglichkeiten geben.

Zweifellos ist ein großes Potential vorhanden, wobei weder genug regenerative Energie zur Wasserstoff-Produktion erzeugt wird, noch effiziente Technik serienmäßig vorhanden ist. Trotzdem ist es nur eine Frage der Zeit bis sich der Ausbau regenerativer Energie erhöht und Methoden gefunden werden, um Wasserstoff effizienter und umweltfreundlich zu erzeugen.