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Wasserstoff als Wundermittel

Serie zu Innovationen für Klimaschutz

Wasserstoff ist überall. In der Natur kommt das chemische Element reichlich vor. Und in der Debatte um den Klimaschutz führt kaum ein Weg daran vorbei. "Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft", gab sich Forschungsministerin Anja Karliczek (CDU) gegenüber der "Frankfurter Allgemeinen Zeitung" überzeugt. Sie forderte einen "nationalen Kraftakt für den Wasserstoff". Wirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) stimmte in dieser Woche ein und versprach bis zum Jahresende eine nationale Wasserstoffstrategie, um die deutsche Industrie zur "Nummer 1 in der Welt" zu machen - vorbei an Japan, Südkorea und China, die bereits Milliarden an Staatsmitteln investieren.

In der Theorie hat der Stoff das Zeug zum wahren Wundermittel. Reiner Wasserstoff verbrennt, ohne jeglichen Schadstoff zu hinterlassen. Er lässt sich praktisch ohne Energieverlust über lange Zeit speichern. Wasserstoff kann mit Hilfe einer Brennstoffzelle Elektromotoren antreiben, lässt sich aber auch zur Produktion synthetischer Kraftstoffe oder direkt als Gas verwenden - was beispielsweise für die Prozesse in der Chemie- oder Stahlindustrie wichtig wäre, wo sich kaum ein anderer Weg abzeichnet, um die Produktion klimaneutral zu gestalten.

"Ohne gasförmige Energieträger können wir die Energiewende nicht schaffen", deklamiert Minister Altmaier. Auch der Bundesverband der Deutschen Industrie erklärt die Technik für "unverzichtbar". Japan, weltgrößter Importeur von verflüssigtem Erdgas, hat die Führung in der Wasserstofftechnik übernommen, weil das Land seine fossile Wirtschaftsbasis so in die Zukunft retten könnte.

Neben den Autos von Toyota und Honda gelten vor allem Blockheizkraftwerke zum Beheizen von Häusern als Referenz. Panasonic brachte die Geräte namens "Ene-Farm" bereits 2009 auf den Markt, inzwischen wurden sie hunderttausendfach verkauft, mithilfe von Viessmann nun auch in Deutschland. Die Olympischen Spiele 2020 in Tokio sollen der Welt auch zeigen, was Wasserstoff alles kann.

Bisher wird der Stoff meist aus Erdgas erzeugt, was heißt, dass Kohlenstoff übrig bleibt. Für den Klimaschutz ist das zunächst sogar ein Rückschlag. Solange das freigesetzte CO2 nicht gebunkert oder anderweitig genutzt wird, entweicht sogar deutlich mehr davon in die Atmosphäre, als wenn man das Gas direkt zum Heizen, als Treibstoff für Verbrennungsmotoren oder zur Stromproduktion einsetzen würde. Die Japaner halten es trotzdem für sinnvoll, erst einmal die Wasserstoff-Infrastruktur aufzubauen, um später auch "grünen Wasserstoff" nutzen zu können - und Forschungsministerin Karliczek sieht es ähnlich.

Grün ist der Stoff dann, wenn er per Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird, wobei außer Wasserstoff nur unschädlicher (aber wirtschaftlich in der Regel auch unnützer) Sauerstoff entsteht - und, wenn der dafür nötige Strom aus erneuerbaren Energien stammt. Siemens hat sich im Oktober einem Konsortium angeschlossen, um in Australien mit 5-Gigawatt-Sonnen- und Windkraftanlagen Wasserstoff zu erzeugen, der dann beispielsweise den japanischen Bedarf decken könnte. Im Hamburger Hafen soll noch in diesem Jahr die Entscheidung über den bis dato weltgrößten Elektrolyseur mit immerhin 100 Megawatt fallen.

"Grüner Wasserstoff scheint an einer Art Wendepunkt zu stehen", sagt Ben Gallagher von der Erneuerbare-Energien-Beratung Wood Mackenzie Power & Renewables. "Da liegt auf jeden Fall was in der Luft." Doch es gibt längst nicht nur Fans.

Tesla-Chef Elon Musk schmäht die Brennstoffzelle (englisch "fuel cell") als "fool cell", also Idiotenzelle. Wahlweise nennt er die Technik auch "überwältigend bescheuert", "einen Haufen Schrott", oder deklamiert: "Erfolg ist schlicht nicht möglich." In diesem Frühjahr formulierte Volkswagen-Chef Herbert Diess etwas feiner, aber nicht weniger vernichtend: Der Hype um Wasserstoff und Hybride sei "von gestern". Man solle sich jetzt endlich auf die einzig wahre Lösung, nämlich batterieelektrische Vehikel, konzentrieren.

Die beiden haben ein vitales Interesse daran, Recht zu behalten. Tesla ist ausschließlich mit Akkutechnik unterwegs, Volkswagen wettet seine Zukunft mit Multi-Milliarden-Investitionen darauf. Wenn sich langfristig doch die Brennstoffzelle als "der echte Durchbruch" erweisen sollte, wie laut einer 2017 veröffentlichten KPMG-Umfrage 78 Prozent der Automanager glauben, dann hätten Volkswagen und Tesla verloren.

Sie haben aber auch gute Argumente. Wasserstoff ist mit allen bekannten Verfahren teuer zu produzieren, und energetisch höchst ineffizient. Er nimmt extrem viel Raum ein. Um ihn lager- und transportfähig zu machen, muss er entweder verflüssigt - mit Temperaturen unter minus 252 Grad Celsisus - oder als Gas unter hohem Druck verdichtet werden. Beides verschlingt enorm viel Energie.

Wird ein Haus mit Wasserstoff aus Elektrolyse beheizt, kommt ein Drittel weniger an Wärme an, als an elektrischer Energie eingesetzt wurde. Mit elektrischen Wärmepumpen hingegen lässt sich ein Vielfaches der aufgewendeten Energie ins Ziel führen. Wasserstofftechnik bedeutet einen Umweg für die Energie: Vom Kraftwerk in die Elektrolyse, in die Brennstoffzelle und schließlich in den Elektromotor - wenn nicht noch mehr Zwischenstationen eingeschaltet werden. Bei jeder Umwandlung geht Energie verloren. Die verfügbaren Alternativen sind fast immer günstiger für Wirtschaft und Umwelt.

Und dann ist der Stoff auch noch extrem entflammbar. Das gilt für alternative Brennstoffe oder Lithium-Ionen-Akkus zwar auch, für Wasserstoff aber noch mehr. Im Mai explodierte in einem südkoreanischen Forschungszentrum ein Wasserstofftank, wobei zwei Menschen starben. Das könnte das ambitionierte koreanische Programm zurückwerfen. In jedem Fall braucht Wasserstoff besonders dichte Gefäße, und auch das kostet.

In einer Studie der Boston Consulting Group über "Klimapfade für Deutschland" im Auftrag der Industrie wird Wasserstoff als einer der möglichen "Game Changer" gehandelt. Voraussetzung: "Bei der Erzeugung müssten vor allem Kosten für Elektrolyseure vermindert" - beispielsweise Edelstmetalle wie Platin als Katalysatormaterialien ersetzt - "und Wirkungsgrade gesteigert werden".

Arvid Kaiser / manager-magazin.de

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