Wasserstoff: Kleines Molekül mit großem Potenzial

Für die Umstellung auf 100 Prozent ist noch etwas zu tun, doch alle Beteiligten arbeiten daran. Spätestens ab 2025 bieten die Hersteller Heizungen an, die H2-ready sind. Sie verbrennen standardmäßig Erdgas, sind – wenn Wasserstoff zur Verfügung steht – mit wenig Aufwand und in kurzer Zeit aber umrüstbar. Wie ein etwaiger Einbau mit den von der Bundesregierung geplanten Neuregelungen beim Thema Heizen vereinbar ist, bleibt allerdings abzuwarten.

Und auch die Netze sind auf dem Sprung. So hat eine Studie, an der unter anderem die Materialprüfungsanstalt der Universität Stuttgart beteiligt war, ergeben, dass das deutsche Gasnetz schon jetzt weitgehend für den Wasserstofftransport geeignet ist. Lediglich einzelne Einbauteile oder Stationselemente seien zu ertüchtigen. „Von den drei Herausforderungen entlang der Wertschöpfungskette – Erzeugung, Transport und Nutzbarmachung – ist der Transport nun grundsätzlich gelöst“, sagt Gerald Linke, der Vorsitzende des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW). Das deutsche Gasnetz erstreckt sich aktuell über 550.000 Kilometer.

Und auch die Stadtwerke Ingolstadt sind mit ihren 1400 Kilometern Gasnetz schon sehr weit. Eine Berechnung hat ergeben, dass das aktuelle Erdgasnetz 100 Prozent des künftigen Leistungsbedarfs mit Wasserstoff abdecken könnte. Auch die Hochdruckleitung zwischen der Müllverwertungsanlage und den SWI ist nach Austausch einiger Armaturen wasserstofftauglich und kann an das H₂-Backbone angeschlossen werden. Noch erforderlich ist der Bau einer Wasserstoff-Übergabestation am Backbone und einer Mischstation auf dem SWI-Werksgelände an der Ringlerstraße.

Welches Anwendungspotenzial hat Wasserstoff?

Wasserstoff kann künftig in vielen Bereichen eingesetzt werden. Wann er eine wichtige Rolle für die Wärmebereitstellung von Wohngebäuden spielen wird, hängt entscheidend davon ab, wann ausreichend grüner Wasserstoff zur Verfügung steht.

Definitiv schneller wird er in Industrie und Gewerbe Anwendung finden – zunächst vor allem als Prozessgas, das fossiles Gas ersetzt und Prozesse damit dekarbonisiert. Insbesondere in der Stahl-, Chemie- und Petrochemieindustrie kann Wasserstoff als sauberer Brennstoff verwendet werden, ebenso für die Herstellung von Düngemitteln, Kunststoffen und anderen chemischen Produkten. Darüber hinaus kann Wasserstoff in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung genutzt werden, was besonders für Anwendungen mit hohem Energiebedarf wie in der Schwerindustrie von Vorteil ist.

Ebenso wird Wasserstoff in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Stromspeicherung spielen, insbesondere bei der Speicherung von erneuerbarem Strom aus Solarund Windanlagen. Elektrolyseure können verwendet werden, um Wasserstoff aus überschüssigem Strom zu erzeugen. Auch auf diesem Feld sind die Stadtwerke Ingolstadt aktiv und starten ein Projekt in der Donaumoosgemeinde Karlshuld. Wenn der Strombedarf steigt, kann der Wasserstoff durch Brennstoffzellen zurück in Strom umgewandelt werden. Auf diese Weise dient Wasserstoff als eine Art "energetischer Puffer", um schwankende Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen auszugleichen und die Stromversorgung zu stabilisieren.

Auch die Mobilität wird ein wichtiges Anwendungsfeld für Wasserstoff sein, insbesondere in Brennstoffzellenfahrzeugen. Diese wandeln Wasserstoff in elektrische Energie um, um das Fahrzeug anzutreiben. Dabei entsteht ausschließlich Wasserdampf als Abfallprodukt, keinerlei Emissionen. Im Vergleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen haben Brennstoffzellenfahrzeuge eine größere Reichweite und können schneller betankt werden. Darüber hinaus können Brennstoffzellenfahrzeuge auch in Anwendungen eingesetzt werden, die eine hohe Leistung erfordern, wie zum Beispiel LKW und Busse. Das SWI-Wasserstoffprojekt in Karlshuld setzt zunächst an diesem Punkt an und wird in einem ersten Schritt H₂ für LKW produzieren.

Grau, blau, türkis oder grün?

Eigentlich ist Wasserstoff ein farbloses Gas. In der öffentlichen Diskussion wird dem Wasserstoff aber meist eine Farbe zugewiesen, mit der die Art der Wasserstoffgewinnung und die damit einhergehende Umweltbelastung gekennzeichnet wird. Die häufigsten "Farben" von Wasserstoff sind:

• Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Gas durch Dampfreformierung hergestellt. Der Prozess erzeugt hohe Mengen an CO₂-Emissionen und ist deshalb nicht klimafreundlich.
• Blauer Wasserstoff wird ebenfalls durch Dampfreformierung hergestellt, aber die entstehenden CO₂-Emissionen werden durch CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) reduziert oder vermieden.
• Türkiser Wasserstoff wird durch die sogenannte Methanpyrolyse aus Erdgas erzeugt. Dabei wird das Methan im Erdgas in Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten, der als Granulat gelagert werden kann. So gelangt kein CO₂ in die Atmosphäre. Wird für die Methanpyrolyse Ökostrom eingesetzt, ist auch türkiser Wasserstoff CO₂-neutral.
• Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser mit erneuerbarem Strom wie Sonnenenergie oder Windenergie erzeugt. Der Prozess erzeugt keine CO₂-Emissionen und ist daher klimafreundlich.

Was ist der H2-Backbone?

Der sogenannte Wasserstoff-Backbone ist als überregionales Transportnetz für Wasserstoff vorgesehen. Die dahinter stehende Initiative von 29 Fernleitungsnetzbetreibern aus 27 europäischen Ländern zielt auf die Errichtung eines Wasserstoffnetzes in ganz Europa ab und rechnet bis 2040 mit einem mit einer Gesamtlänge von 39.700 km. Über die bestehende wasserstofftaugliche Hochdruckleitung zwischen der Ingolstädter Müllverwertungsanlage und den Stadtwerken könnte Ingolstadt ohne allzu großen Aufwand direkt angeschlossen werden, da der H2-Backbone, zu dem die ehemalige Bodensee-Pipeline gehört, durch den Ingolstädter Süden verläuft.