Aber werden die Regierungen in der Lage sein, eine neue grüne Wasserstoff-Industrie zu schaffen?
Wenn Wasserstoff verbrennt, ist das einzige Verbrennungsprodukt Wasserdampf. Befürworter von Net Zero, wie die Internationale Energieagentur (IEA), schlagen vor, grünen Wasserstoff als Kraftstoff anstelle von Erdgas und Kohle in der Industrie und im Verkehr einzusetzen. Aber die Probleme mit der bestehenden Wasserstofftechnologie sind vielfältig.
Im Grunde genommen gibt es heute keine Wasserstoffindustrie. Fünfundneunzig Millionen Tonnen Wasserstoff werden jährlich durch Methan-Dampfreformierung mit Erdgas oder durch Kohlevergasung hergestellt. Der überwiegende Teil des Wasserstoffs wird jedoch nicht als Kraftstoff verwendet, sondern vor Ort als Ausgangsmaterial für industrielle Prozesse.
In der Chemie- und Raffinerieindustrie wird Wasserstoff zum Beispiel zur Erzeugung von Ammoniak oder Methanol eingesetzt. In der Stahlindustrie wird Wasserstoff als Reduktionsmittel zur Herstellung von direkt reduziertem Eisen verwendet. Aus Erdgas oder Kohle hergestellter Wasserstoff ist mit Kosten von nur 1 $ pro Kilogramm preiswert.
Anstatt Erdgas oder Kohle zu verwenden, schlagen Wasserstoffbefürworter vor, Wind- und Solarstrom zur Herstellung von „grünem“ Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser zu nutzen. Sie schlagen auch vor, eine neue Wasserstoff-Kraftstoffindustrie zu schaffen und Wasserstoff durch Pipelines oder Schiffe um die Welt zu transportieren. Die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse ist jedoch sehr teuer und der Transport sehr schwierig.
Um ein Kilogramm Wasserstoff durch Elektrolyse zu erzeugen, kostet allein der Strom 3 bis 6 Dollar pro Kilogramm, was zu Gesamtkosten von mindestens 5 Dollar pro Kilogramm führt. Damit ist Wasserstoff aus Elektrolyse mehr als fünfmal so teuer wie Wasserstoff aus Erdgas oder Kohle.
Nichtsdestotrotz beeilen sich die Staaten, eine Führungsposition in der neuen grünen Wasserstoff-Industrie einzunehmen. Die Regierung Biden hat Unternehmen Zuschüsse für die Einrichtung von sieben regionalen Zentren für die Produktion von grünem Wasserstoff gewährt. Deutschland, Indien und Japan haben nationale Strategien zur Herstellung und zum Export von Wasserstoff angekündigt. Einundvierzig Länder verfügen inzwischen über eine Strategie für grünen Wasserstoff.
Mehr als 280 Milliarden Dollar an staatlichen Subventionen wurden angekündigt, um eine grüne Wasserstoffindustrie zu schaffen, die nach Angaben der IEA im Jahr 2022 nur 1,4 Milliarden Dollar betragen wird. Die Befürworter schlagen vor, Wasserstoff als Kraftstoff in der Schwerindustrie, im Verkehr und sogar in Privathaushalten einzusetzen.
Die Zement-, Chemie-, Kunststoff- und Stahlindustrie drängt darauf, Wasserstoff als Brennstoff in Öfen und anderen energieintensiven Verfahren einzusetzen. Bisher sind diese Bemühungen noch experimentell. Es gibt nur wenig grünen Wasserstoff, um diese Industrien zu versorgen. Außerdem ist der Strombedarf von Wind- und Solarsystemen für den Antrieb von Elektrolyseuren zur Herstellung von grünem Wasserstoff für die Schwerindustrie enorm.
Schätzungen zufolge ist der zusätzliche Strom aus erneuerbaren Energien, der allein für die Herstellung von Wasserstoff als Brennstoff für die Stahlindustrie benötigt wird, größer als die gesamte derzeitige weltweite Produktion von Strom aus erneuerbaren Energien. Die Menge an erneuerbarem Strom, die für den Betrieb von Elektrolyseuren zur Herstellung von Wasserstoff für die chemische Industrie benötigt wird, ist dreimal so groß wie die für die Stahlindustrie benötigte Menge.
Die Flotten von Wasserstoff-Fahrzeugen sind nach wie vor winzig. Im Jahr 2022 waren weltweit nur 70.000 Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge im Einsatz, verglichen mit mehr als 30 Millionen Elektrofahrzeugen und etwa 1,5 Milliarden Benzin- oder Diesel-Leichtfahrzeugen. Der Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff ist gering, wächst aber in Nischenmärkten wie Bussen, Zügen und Gabelstaplern. Die Leistung von Wasserstofffahrzeugen ist jedoch lückenhaft.
Kalifornien verfügt über ein Netz von 65 Wasserstoff-Tankstellen, das einzige Netz dieser Art in den USA. Doch trotz staatlicher Subventionen in Höhe von mehreren zehn Millionen Dollar fahren nur etwa 12.000 Wasserstoffautos auf kalifornischen Straßen, also weniger als eines von 1.000 Fahrzeugen. Ein anhaltender Mangel an Wasserstoff als Treibstoff in Südkalifornien erschwert das Betanken der Fahrzeuge. Der Kraftstoff für Wasserstofffahrzeuge ist nach wie vor teurer als Benzin und schwer zu finden.
Die Herstellung von grünem Wasserstoff ist nicht nur teuer, sondern der Transport von Wasserstoff ist auch schwierig. Wasserstoff muss auf -253 Grad Celsius unterkühlt werden, um ihn zu verflüssigen, oder er muss auf 700 Atmosphären unter Druck gesetzt werden, was etwa dem 300-fachen Luftdruck in Ihrem Autoreifen entspricht. Selbst bei einem Druck von 700 Atmosphären benötigt Wasserstoff an einer Tankstelle Lagertanks mit dem siebenfachen Volumen von Benzin, um die gleiche Energiemenge zu speichern.
Wasserstoff-Pipelinenetze gibt es nicht, und der Transport von Wasserstoff per Schiff ist ebenfalls sehr teuer. Damit die Welt Wasserstoff als Kraftstoff nutzen kann, müssten die Produktion, die Pipelines und der Schiffstransport erst einmal aufgebaut werden. Es ist unwahrscheinlich, dass dies noch zu Lebzeiten der meisten Menschen geschehen wird.
Einige haben sich sogar für die Verwendung von Wasserstoff zum Heizen von Häusern ausgesprochen. Aber Wasserstoff ist das kleinste Molekül in der Natur, er ist anfällig für Lecks und entzündet sich schon bei geringen Energien wie statischer Elektrizität. Vor einigen Jahren wurde unser Haus von einem Blitz getroffen, der Geräte beschädigte und ein Leck in unserer Erdgasleitung verursachte. Wir haben bald Gas gerochen und konnten das Leck ohne weitere Schäden reparieren. Wäre dies eine Wasserstoffleitung gewesen, wäre das Leck wahrscheinlich explodiert oder in Flammen aufgegangen und hätte unser Haus zerstört. Wasserstoffleitungen zu Häusern und Tankstellen bergen gefährliche Sicherheitsrisiken.
Heute wird Wasserstoff an Ort und Stelle verwendet, aber die Regierungen wollen nun durch Markteingriffe, Vorschriften und massive Subventionen eine neue Wasserstoff-Industrie aufbauen. Doch Physik und Wirtschaft stehen der Entwicklung einer grünen Wasserstoff-Industrie entschieden entgegen. Machen Sie sich auf ein spektakuläres Scheitern dieser staatlich geförderten Bemühungen gefasst.
Steve Goreham is a speaker on energy, the environment, and public policy and the author of the new bestselling book Green Breakdown: The Coming Renewable Energy Failure.
This piece originally appeared in Washington Examiner and has been republished here with permission.
Link: https://cornwallalliance.org/2024/02/can-the-government-create-a-green-hydrogen-fuel-industry/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
Kommentare zum Artikel
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Rückschlag für Wasserstoff: Shell schließt alle Tankstellen.
Für den Ölmulti Shell scheint das Geschäft mit Wasserstoff immer unattraktiver zu werden. Jetzt hat das Unternehmen verkündet, dass alle Wasserstofftankstellen für Pkw in Kalifornien mit sofortiger Wirkung geschlossen werden.
Fahrer von wasserstoffbetriebenen Autos müssen ihre Routen in Kalifornien jetzt noch genauer planen, um nicht mit leerem Tank liegen zu bleiben.
https://efahrer.chip.de/news/rueckschlag-fuer-wasserstoff-shell-schliesst-alle-tankstellen_1018144
Wenn Wasserstoffwirtschaft funktionieren würde, hätten wir schon längst Wasserstoffwirtschaft!
Die Bilanz ist katastrophal. Das Zeug lässt sich kaum handhaben. Es kriecht durch Wände aus Metall, weil der Wasserstoff einfach zwischen den Metall-Ionen durchflutscht. Also sind teure Spezialbehälter nötig. Eher bekommen wir einen Weltraumlift als einen Wasserstoffwirtschaft. Himmel, wahrscheinlich ist da Kernfusion realistischer. Oder Antimaterie und Warp-Antrieb. *lol*
Was nützt uns hier in Deutschland diese regelrechte Flut an internen Informationen über den Status Quo in den USA ?
Wen interessiert das ? Muß uns das interessieren ?
Auf Bedarf kann man sich diese ja jederzeit besorgen.
Unsere ureigenste Aufgabe hier besteht aber darin, die eigenen Hausaufgaben hier zu erledigen.
Das bedeutet vorausschauend den fließenden Übergang vom jetzigen Solarzeitalter ins Wasserstoffzeitalter wissenschaftlich vorzubereiten und die erforderlichen Weichenstellungen dafür vorzunehmen.
Wo der Wasserstoff produziert wird, hängt in erster Linie von den natürlichen Bedingungen ab, möglichst da wo diese optimal sind. Dies zu sondieren ist die Aufgabe im Hier und Jetzt damit Wissenschaft und Technik zum optimalen Zeitpunkt einsteigen und investieren können.
Die Entwicklung auf dem Stromsektor verläuft ja bereits sehr positiv, die nüchternen Zahlen belegen.
Alle Erneuerbaren liefern heute in 1 Woche mehr Strom ins öffentlicheh Stromnetz wie die letzten 3 AKWs im 1. Quartal 2023.
Jede TWh aus Erneuerbaren macht uns unabhängiger von Importen, völlig egal ob es sich um Kohleimporte, Ölimporte, Uranimporte oder Frackinggasimporte handelt.
Preiswertes Erdgas aus Russland wäre die angemessenste Übergangstechnologie damit in jedem Moment die Versorgungssicherheit gewährleistet ist, während der Ausbau der Energiewende zügig weiter voran getrieben wird.
Allen eine schöne Woche, in diesen trüben Tagen.
MfG, HPK
Es ist die Natur die diesen Schwachsinn selber beenden läßt. Aber bei der Bildung der westlichenEliten wird es einige Zeit dauern bis es eingesehen wird das die Gase in den Köpfen von Phantasten zu finden sind.
„Kann die Regierung eine Industrie bzgl. grünen Wasserstoffs schaffen?“ ...
Wovon zumindest ich – als abgewrackter Holzfäller – überzeugt bin, wenn ... wegen des dazu
notwendigen Energiebedarfs in den Sektoren der Industrie und privaten Haushalte wieder russische
Kohle, vom Bären erworbenes Öl, Gas und die von den Grünen mit göttlichem(?) Segen abgeschaffte
Kernkraft in Deutschland wieder zum Einsatz kommen!
Was für Roby, Lenchen, ihr Rehlein & Co. kein Problem darstellt und für die Bundesregierung Grund genug dafür bot, ihr Ziel für die Wasserstoffproduktion zu verdoppeln???
https://www.tagesschau.de/inland/kabinett-wasserstoff-100.html
Fenster auf und raus mit dem stupid Steuergeld.Joschka hat es vor 20 Jahren schon definiert :"Es spielt keine Rolle wofür das Geld ausgegeben wird ,Hauptsache die Deutschen haben es nicht!"
Sollte tatsächlich grüner Wasserstoff in größerem Umfang genutzt werden,wird alsbald die Erkenntnis reifen ,daß Wasserdampf einen ähnlichen Treibhauseffekt wie CO2 bewirkt.Was heute schon bekannt ist.Und damit die Forderung verbunden wird alle grünen Wasserstoffnutzungen einzustellen,die Anlagen abzureißen.
Also flüssiger WASSERSTOFF - in Autos, LKW, Schulbussen, in Tanks und Pipelines ...
Ich erinnere nur einfach mal an die CHALLENGER Katastrophe von 1986, die hier von CNN dokumentiert ist: https://www.youtube.com/watch?v=nmAbcDud2L8
Im Haupttank war bekanntlich flüssiger Wasserstoff ...
Und das soll also flächendeckend Einzug halten.
Ernsthaft? Eine bessere Einladungen an TERRORISTEN bzw. CIA-Saboteure kann´s doch gar nicht geben, oder?!
Über das Geschwätz gewisser Technik-Masturbanten, Möchtegern-Einsteins und Beherrschbarkeits-Phantasten kann ich daher nicht mal mehr mit dem Kopf schütteln.
Welche Knalltüte hat eigentlich noch nie was von Knallgas gehört?
Es gibt mehrere Wege, eine Volkswirtschaft zu ruinieren - Habeck kennt sie alle
https://www.focus.de/politik/deutschland/gastbeitrag-von-gabor-steingart-es-gibt-mehrere-wege-eine-volkswirtschaft-zu-ruinieren-habeck-kennt-sie-alle_id_259693221.html
In Habecks Amtszeit ist die ihm anvertraute deutsche Volkswirtschaft geschrumpft und die Verzweiflung gewachsen. Bei der Vorlage des Jahreswirtschaftsberichts wurde klar: Der Bundeswirtschaftsminister ist mit seinem Latein am Ende.
Es gibt verschiedene Wege, eine Volkswirtschaft zu ruinieren. Robert Habeck kennt sie alle. Er ist der Gärtner mit den zwei linken Händen, der bei frostiger Außentemperatur im Gewächshaus die Heizung abschaltet, die Bewässerung einstellt und dann noch vergisst, seinen Pflanzen den Mineraldünger zu verabreichen.
Die jetzige Regierung kann gar nichts mehr schaffen. Das Einzigste was sie schaffen sollten, sie sollten sich lieber selbst schnellstens abschaffen.
Die Umstellung von einer Kohlenstoffwirtschaft auf eine Wasserstoffwirtschaft scheitert nicht grundsätzlich an der Physik. Bereits auf dem heutigen Stand der Technologie wäre es machbar. Jedoch sagt uns die Physik, dass der Wirkungsgrad von Wasserstoff als Energiespeicher sehr schlecht ist. Wenn wir z.B. über die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus Wind- und Solaranlagen Wasserstoff herstellen, beträgt der Wirkungsgrad dieses Prozesses rd. 70 %. Dann muss der Wasserstoff verdichtet und gespeichert werden - Druckgasspeicherung bei 700 bar. Dies wäre z.B. in großen Hohlräumen in Salzstöcken möglich. Dafür werden ca. 12 % der Energie im Wasserstoff benötigt. Der Wirkungsgrad der Verdichtung beträgt also etwa 88 %. Dann kommen Speicher- und Transportverluste in Höhe von 6 % hinzu - also Wirkungsgrad von 94 %. Wenn man den Wasserstoff über Gasturbinen wieder rückverstromt, gehen nochmal 60 % der Energie verloren. Moderne Gasturbinen haben einen Wirkungsgrad von 40 %. Für diese Prozesskette von der Elektrolyse bis zur Rückverstromung beträgt der Wirkungsgrad also 0,7 x 0,88 x 0,94 x 0,4 = 23 %.
Ähnlich sieht es für den Straßenverkehr aus. Die Elektrolyse hat einen Wirkungsgrad von 70 %. Nehmen wir statt Druckgasspeicherung flüssigen Wasserstoff. Für die Verflüssigung werden mind. 30 % der Energie verbraucht, d.h. wir haben einen Wirkungsgrad von 70 %. Beim Transport zu den Tankstellen haben wir 6 % Verluste. Der Wirkungsgrad einer SOFC-Brennstoffzelle im Wasserstofffahrzeug liegt bei etwa 50 %. Der Wirkungsgrad des elektrischen Motors im Auto liegt bei 95 %. Hier hat die gesamte Prozesskette also einen Wirkungsgrad von 0,7 x 0,7 x 0,94 x 0,5 x 0,95 = 22 %. Wenn wir statt Flüssigwasserstoff den auf 700 bar komprimierten Wasserstoff verwenden, dann läge der Wirkungsgrad für Wasserstofffahrzeuge mit dem Drucktank (700 bar) bei ca. 0,7 x 0,88 x 0,94 x 0,5 x 0,95 = 27 %.
Ähnlich sieht es bei einer mit Wasserstoff betriebenen Heizung - nicht ganz so schlecht - oder bei mit Wasserstoff betriebener Stahl-, Zement- und chemischer Industrie aus. Bei einer Kohlenstoffwirtschaft haben wir einen Wirkungsgrad von um die 40 %, bei einer Wasserstoffwirtschaft um die 0,25 %. Wenn wir also den Gesamtprimärenergieverbrauch mit Wasserstoff anstelle von Kohlenstoff abdecken, wird der Aufwand deutlich höher. Wir brauchen 0,4 / 0,25 = 1,6-mal mehr Energie für Wasserstoff als wir bisher in Form von Kohlenstoff aus dem Berg geholt haben. Der Materialaufwand für den Bau der dazu erforderlichen Elektrolyseure ist so gewaltig, dass er unsere gesamte Volkswirtschaft schon auf halbem Wege in den kompletten Ruin treiben würde. Wenn man den gesamten Primärenergiebedarf Deutschlands von heute 3.400 TWh/Jahr neben den schon vorhandenen Erneuerbaren durch ein Hochskalieren der heute vorhandenen Wind- und Solarkraftanlagen abdecken wollte, dann müsste man, um die durchschnittlich verbrauchte Energieleistung von 390 GW der deutschen Volkswirtschaft abzudecken, eine Nennleistung von etwa 2500 GW an Wind- und Solaranlagen beim heutigen Verhältnis Wind/Solar aufbauen. Dieser Nennleistung müsste man entsprechend hohe Elektrolysekapazitäten gegenüberstellen, weil man auch alle Stromspitzen bei der Nennleistung mitnehmen muss, um im Durchschnitt auf die 390 GW real zu kommen. Das entspräche der Nettoleistung von 1.760 KKW der Größe von Isar II mit je einer Nettoleistung von 1,4 GW. Eine Elektrolysefabrik mit einer Leistung von 1,4 GW wird nicht klein sein und davon bräuchten wir 1.760 Stück. Außerdem bräuchte man dafür mind. 16,5-mal so viele Windkraftanlagen und Solaranlagen, wie wir heute schon in Deutschland haben. Anhand solcher Zahlen sieht man schon worauf es hinausläuft. Es ist mit Erneuerbaren, wie Wind- und Solarenergie niemals zu machen. Wo sollen wir z.B. die 500.000 Windkrafträder hinstellen?
Deutlich besser sähe es aus, wenn wir den Wasserstoff über den Prozess der thermischen Spaltung von Wasserstoff in Hochtemperaturkernreaktoren gewinnen würden. Bei der thermischen Spaltung kann man einen Wirkungsgrad von 90 - 95 % erreichen, je nachdem wie der Reaktor dimensioniert wird. Der Wirkungsgrad ist besser als jener der Elektrolyse und die Elektrolyseure fallen weg. Auch die vielen Wind- und Solaranlagen fallen weg. Außerdem wäre der Wirkungsgrad einer solchen Wasserstoffwirtschaft besser. Bei Wasserstofffahrzeugen mit Drucktank würde man 0,95 x 0,88 x 0,94 x 0,5 x 0,95 = 37 % erreichen. D.h. also, dass 37 % der bei der Kernspaltung freigesetzten Energie letztlich in mechanische Fahrbewegung des Wasserstoffautos umgesetzt werden würden. Das wäre mind. so gut, wie heutige Benzinmotoren. Hochtemperaturreaktoren gibt es zwar schon - auch Deutschland hatte in 60ern schon die Kugelhaufenreaktoren -, jedoch müssten diese mit einer zusätzlich eingebauten thermischen Wasserspaltungsanlage entwickelt werden und dann natürlich erst in größeren Zahlen gebaut werden. Dafür würden 20 bis 30 Jahre vergehen.
Es kommt noch etwas hinzu: Industrietaugliche Elektrolyseure benötigen für einen verschleissarmen, eingermassen wirtschaftlichen Betrieb eine konstante Stromzufuhr, was mit den volatilen EE nicht gewährleistet werden kann. Prof. H. W Sinn hat das in seiner Weihnachtsvorlesung 2022 (Youtube, 1.57.18) thematisiert. Die Absicht, mit Wasserstoff Strom zu erzeugen, wenn die EE gerade ausfallen, erinnert an Münchhausen, der sich am eigenen Schopf aus dem Sumpf zog.