19. August 2021
Wasserstoff wird heute als Wundermittel der Energiewende gehandelt. Das kleinste Element des Universums soll den Verkehr, aber auch die Industrie umweltfreundlicher machen. Wir haben uns in zahlreichen Beiträgen mit dem vielversprechenden Gas beschäftigt. Hier finden Sie eine Übersicht und Antworten auf die wichtigsten Fragen.
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LESENSWERTES ÜBER WASSERSTOFF
Alles über das kleinste Element des Universums, seinen Einsatz und seine Umweltverträglichkeit.
- Wo kommt künftig der Wasserstoff her?
- Kann Wasserstoff künftig auf dem Meer produziert werden?
- Ist Wasserstoff umweltfreundlich?
- Brennstoffzellenfahrzeug: Alternative zum Elektroauto?
- Reichweite und Alltagstauglichkeit von Batterieantrieben
- Wasserstoffauto als Alternative zum Batteriemobil
- Ist Wasserstoff die Zukunft des Bahnverkehrs?
- So ist der Einsatz von Wasserstoff in der Schifffahrt
- Ist H2 auch für den Flugverkehr geeignet?
- Wie kann Wasserstoff in der Industrie genutzt werden?
Was ist Wasserstoff?
Wasserstoff ist das kleinste und häufigste Element des Universums. Anders als auf der Sonne, dem Saturn oder Jupiter kommt das farb- und geruchslose Gas auf der Erde fast ausschließlich in gebundener Form vor: Es steckt in fossilen Rohstoffen wie Erdgas und Erdöl sowie in über der Hälfte aller bekannten Mineralien. Und wie sein Name und sein chemisches Symbol „H2“ bereits sagt, ist Wasserstoff auf der Erde vor allem in H2O, also in Wasser gebunden.
Wie wird Wasserstoff erzeugt?
Wasserstoff wird heute hauptsächlich mittels Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Dabei wird viel CO2 freigesetzt, was ihn nicht so umweltfreundlich macht, wie gemeinhin gedacht. Alternativ kann Wasserstoff auch mit Strom im Elektrolyseverfahren erzeugt werden. Dabei wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Verwendet man dabei ausschließlich Strom aus regenerativen Quellen gilt der Wasserstoff als CO2-frei. Ihn könnte man auch direkt an der Quelle produzieren – an Windparks auf hoher See. Wir haben zusammengefasst, welche Vorteile das mit sich bringen würde und wo solche schwimmenden Elektrolyseplattformen bereits geplant oder angedacht werden.
Wie umweltfreundlich ist Wasserstoff?
Wie gut Wasserstoff für den Klimaschutz ist, hängt stark von seiner Produktionsmethode ab. Es hat sich eingebürgert, ihn je nach Umweltverträglichkeit in Farben zu kategorisieren: grau, grün, blau, türkis. Verena Schneider von TÜV NORD erklärt im Interview, welche Methode sich hinter welcher Farbe verbirgt und wie man zum Beispiel grauen zu blauem Wasserstoff machen kann.
Klimaschutzvorgaben der EU, Einsparziele der Bundesregierung und steigende Nachhaltigkeitsanforderungen forcieren eine zügige Transformation der Energiesysteme.
Carsten Gelhard, Leiter des HydroHub, der Energieunternehmen, Industrien und Kommunen beim Thema Wasserstoff unterstützt.
Wo und wie wird Wasserstoff eingesetzt?
In Raffinerien und in der chemischen Industrie wird das flüchtige Gas bereits in großen Mengen verwendet – überwiegend allerdings der klimaschädliche Wasserstoff mit hohen Emissionen. Das soll sich in Zukunft zunehmend ändern. Grüner Wasserstoff aus Ökostrom kann im Verkehr und in der Industrie eine elementare Rolle für die Energiewende spielen, zeigt sich etwa Bundesforschungsministerin Anja Karliczek überzeugt. Welche Anwendungsfelder gibt es bereits?
Der Wasserstoffantrieb ist keine Idee unserer Gegenwart. Tatsächlich wurde das erste Wasserstofffahrzeug bereits vor über 200 Jahren gebaut. Während man lange Zeit Verbrennungsmotoren mit dem explosiven Gas antreiben wollte, hat sich technologisch mittlerweile der Brennstoffzellenantrieb durchgesetzt. Er funktioniert wie ein umgedrehter Elektrolyseur: Wasserstoff wird mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft in Wasser und Strom aufgespalten. Ersteres sickert aus dem Auspuff, letzterer treibt einen Elektromotor an. Brennstoffzellenautos sind also auch E-Fahrzeuge. Im Vergleich zu den reinen Batteriefahrzeugen versprechen sie aber eine größere Reichweite und lassen sich fast ebenso schnell betanken wie ein Verbrenner – so die Argumente der Wasserstoffbefürworter und -befürworterinnen.
Warum sich die Brennstoffzelle im Pkw bislang schwer tut, wie sich das ändern könnte und wo Deutschland bei der Tankinfrastruktur steht, erklärt Leif-Erik Schulte, Leiter des TÜV NORD-Instituts für Fahrzeugtechnik und Mobilität (IFM) im Podcast. Lesen Sie auch, warum die Brennstoffzelle besonders im Schwerlastverkehr als vielversprechende Alternative zum Diesel gehandelt wird.
250 Millionen Liter Diesel schlucken die Fahrzeuge der Deutschen Bahn im Jahr – null Liter sollen es im Jahr 2050 sein. Um diesen Plan zu verwirklichen, will der Konzern künftig auch Wasserstoffzüge einsetzen. Vor allem auf nicht elektrifizierten Nebenstrecken, wo sich Oberleitungen kaum rechnen. Regionale Zugbetreiber wie die niedersächsische EVB haben Wasserstoffzüge in den letzten Jahren bereits erfolgreich erprobt: Ab 2022 sollen 14 Brennstoffzellenzüge regulär im Elbe-Weser-Raum unterwegs sein. Erfahren Sie im folgenden Artikel, welche Verkehrsbetreiber außerdem mit Wasserstoff planen und welche Hersteller Modelle entwickeln.
Rund 90 Prozent des globalen Warenverkehrs wandern über die Weltmeere. Und der Verkehr auf dem Wasser wird in den kommen Jahren weiterwachsen – und damit auch die Belastung für die Umwelt. Einen Königsweg zu sauberem Schiffsverkehr gibt es dabei nicht, darin sind sich viele Experten und Expertinnen einig. Wir haben zusammengefasst, welche Maßnahmen und alternativen Antriebe diskutiert, erprobt oder bereits eingesetzt werden und wo dabei der Wasserstoff ins Spiel kommt.
WARUM SCHIFFE DIE EFFIZIENTESTEN VERKEHRSMITTEL SIND
Friedrich Wirz, Leiter der Arbeitsgruppe Schiffsmaschinenbau an der TU Hamburg erklärt in diesem Podcast, was Schiffe zu den effizientesten Transportmitteln macht und welche Chancen und Herausforderungen der Einsatz von Wasserstoff auf See bietet.
Der Flugverkehr gilt heute als Klimasünder Nummer eins. Klar ist: Kein anderes Verkehrsmittel produziert pro zurückgelegtem Kilometer größere Folgen für das Klima. Ebenso unstrittig unter Experten und Expertinnen: Über lange Distanzen werden wir Menschen und Waren auch in fernerer Zukunft nicht vollelektrisch ans Ziel fliegen können. Denn dazu sind heutige Batterien zu groß und zu schwer. Neben Biokraftstoffen setzen Politik und Flugbranche ihre Hoffnungen daher auf Wasserstoff. Der könnte einerseits direkt als Treibstoff dienen oder in synthetisches Kerosin weiterverarbeitet werden, das sich tendenziell in heutigen Flugzeugen vertanken lässt. Was auf welchen Distanzen von Vorteil ist und wie das Wasserstoffflugzeug der Zukunft aussehen könnte, weiß Jens Friedrich, Leiter des Instituts für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS) an der TU Braunschweig.
Mit einem Anteil von 24 Prozent war die Industrie im vergangenen Jahr der zweitgrößte CO2-Produzent in Deutschland – noch vor dem Verkehr, der 20 Prozent beisteuerte. Künftig soll Wasserstoff die Produktion von Stahl, Treibstoffen und Grundchemikalien klimafreundlicher machen. Erfahren Sie, welche Projekte dazu geplant sind, welche Herausforderungen dabei bewältigt werden wollen und wo der Strom für den grünen Wasserstoff herkommen könnte.
Mehr Podcast-Folgen zum Thema Wasserstoff
WIE LÄSST SICH MIT WASSERSTOFF DIE ENERGIEWENDE UMSETZEN?
Wasserstoff gilt als Erdöl von morgen. Aber wie sieht es mit der Infrastruktur aus? Carsten Gelhard, Leiter HydroHub, erzählt, was es braucht, damit Energieunternehmen, Industrien und Kommunen ihre geplanten Wasserstoffprojekte richtig angehen und umsetzen.
TEIL 1: MOBILITÄT DER ZUKUNFT: WELCHER ANTRIEB SETZT SICH DURCH?
Ein Podcast-Gespräch mit Leif-Erik Schulte, Leiter des TÜV NORD-Instituts für Fahrzeugtechnik und Mobilität (IFM) über: welche unterschiedlichen Antriebe es gibt, warum die aktuell hoch gehandelten Technologien gar nicht so neu sind und welche Antriebstechnologien sich mittelfristig durchsetzen werden.
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