umlaut Hydrogen Molecules

Interview

„Wir müssen Wasserstoff Ende-zu-Ende denken“

Die Zeit ist reif für Wasserstoff, sagt Patrick Wienert. Ein Gespräch über Potentiale in allen Teilen der Wasserstoff-Wertschöpfungskette.

Der Wirtschaftsvisionär Jeremy Rifkin hat eine „Wasserstoff-Revolution“ prognostiziert – vor etwas mehr als 15 Jahren. Wann ist es denn soweit?

Die Diskussion über Wasserstoff als Energieträger hat Fahrt aufgenommen, seit wir ernsthaft über die globale Klimaproblematik sprechen. Dadurch hat sich der Druck auf fossile Brennstoffe enorm erhöht. Wenn wir wirklich 15 Jahre zurückdenken: Damals erschien die Idee praktisch unmöglich, ein Auto mit einer Batterie anzutreiben. Dass Wasserstoff mal Öl und Gas ablösen könnte, schien unvorstellbar. Stattdessen wurde, salopp gesagt, über Fracking diskutiert. Den Startschuss haben viele verschlafen – jetzt müssen wir es angehen.

Was stimmt Sie zuversichtlich, dass sich die Entwicklung beschleunigt?

Das ist zum einen die Reife der Technologie, insbesondere der Brennstoffzelle. Hier geht es im nächsten Schritt um die Industrialisierung und die Integration in marktfähige Produkte. Denn es gibt klare Signale für den Bedarf im Markt: Daimler Trucks beabsichtigt schon jetzt große Nutzfahrzeuge mit Reichweiten über 500 Kilometer mit Wasserstoffantrieb zu produzieren. Ab 2030 soll dort kein Verbrenner mehr vom Band laufen. In den USA gibt es Segmente, in denen Wasserstoffantrieb zum Standard wird, zum Beispiel bei Flurfahrzeugen wie Gabelstaplern. Auch in der Luftfahrt, der Stahlindustrie oder der chemischen Industrie wird der Druck immer größer, CO2 einzusparen, weil die entsprechenden Zertifikate in Zukunft immer teurer werden.

Sie haben das Aachener „Center for Fuel Cell Industrialisation“ aufgebaut und geleitet – einer der wichtigsten Forschungsstandorte zum Thema Industrialisierung von Wasserstoff-Technologie und ein Knotenpunkt für ein weitverzweigtes Netzwerk aus Wissenschaft und Industrie. Warum braucht es für das Thema Wasserstoff so viele unterschiedliche Kompetenzen?

Das liegt daran, dass wir Wasserstoff zwangsläufig Ende-zu-Ende denken müssen. Die Zellchemie arbeitet daran, Brennstoffzellen und Elektrolyseure performanter zu machen. Da geht es um Katalysatoren, chemische Prozesse, Leistungssteigerung an Membrangrenzen. Parallel ist ein Ziel, die Herstellung der Brennstoffzellen und Elektrolyseure zu industrialisieren, um sie kostengünstig verfügbar zu machen. Dafür braucht es viele Disziplinen aus der Produktionstechnik, zum Beispiel Lasertechnologie, um z.B. bestimmte Komponenten in großen Stückzahlen zu verschweißen, Maschinen- und Anlagenbau für industrielle und innovative Produktionsstrecken, hoch automatisierte Qualitätssicherung und so weiter. Im letzten Schritt geht es um die Integration, beispielsweise in ein Auto oder einen Zug. Dafür braucht es Kooperationen mit Herstellern und Zulieferern. Dieses Netzwerk haben wir in Aachen gebündelt.

Abseits der Brennstoffzelle scheinen beim Thema Wasserstoff noch viele Fragen offen zu sein: Wo kommt der grüne Wasserstoff her? Wie wird er verteilt und gehandelt? Braucht es nicht zuerst die Infrastruktur – und dann kommen die Produkte?

Wenn wir über die Verarbeitung und Speicherung von grünem Strom sprechen, also „Power to X“, dann ist Wasserstoff in vielen Konzepten das „X“. Das ist unser grüner Zukunfts-Treibstoff. Deshalb rechnen wir auch mit wachsenden staatlichen Investitionen in die Infrastruktur, bis hin zu einem engmaschigen Verteilnetz. Unser Erdgas-Leitungssystem könnte die Grundlage sein für Wasserstoff-Pipelines zu den großen Industriestandorten. Und so wie Tankwagen jahrzehntelang Heizöl, Benzin und Diesel zu Tankstellen gefahren haben, könnten sie auch Wasserstoff transportieren.

Wo wird diese neue Wasserstoff-Industrie selbst zur wirtschaftlichen Chance?

Wir beraten Länder und Kommunen in Deutschland bei ihrer Wasserstoffstrategie, zum Beispiel zur Standorteignung für die Herstellung. Da kommen natürlich Fragen auf: Produziere ich Wasserstoff in Baden-Württemberg, wo der Rohstoff in der Industrie gebraucht wird? Oder in Schleswig-Holstein, wo der Wind bläst? Das ist für diese Regionen wichtig, insgesamt werden wir aber in Deutschland nur bis zu 15 Prozent unseres Bedarfs wirtschaftlich sinnvoll decken können und wollen. Es gibt einfach Orte in Nordeuropa, Nordafrika oder im Mittleren Osten, die für die Produktion grünen Stroms besser geeignet sind – an denen zum Beispiel die Sonne öfter und länger scheint. Die Chancen für Standorte in Europa sehen wir hier im Anlagenbau, beispielsweise für Solar- oder Windkraft und für besonders für Elektrolyseure. Oder darin, einen internationalen Markt für klimafreundlichen, grünen Wasserstoff mit Zertifikaten abzusichern und dabei zu unterstützen die Energiewende zu digitalisieren.

Sehen Sie Wasserstoff noch als sinnvolle Alternative zum Batterie-Antrieb von Elektroautos?

Wir werden uns in Zukunft in sehr vielen Fällen elektrisch fortbewegen. Ob der Strom dafür aus der Batterie kommt oder aus der Brennstoffzelle, ist dem Verbraucher egal. Die Faustregel ist: Kleine Fahrzeuge mir geringer Reichweite fahren mit Batterie. Wenn Fahrzeuge größer und schwerer werden und ich längere Strecken zurücklegen möchte, dann macht die Brennstoffzelle Sinn – weil die Batterie im Verhältnis zu schwer wird. Wenn ich zum Beispiel mit einem SUV mit 500 oder 600 Kilometer fahren möchte, dann würde eine Batterie etwa 600 Kilogramm wiegen. Der Wasserstoffantrieb aus Brennstoffzelle, Tank, Pufferbatterie und Kraftstoff wiegt etwa 200 Kilo – also rund ein Drittel. Je größer die Distanz, umso klarer geht die Rechnung zugunsten des Wasserstoffs aus. Dazu kommen weiche Faktoren wie Tankverhalten und Tankzeit, bei denen die Batterie im Nachteil ist.

In der Luftfahrt spielt das Gewicht des Antriebs eine noch größere Rolle. Wie bewerten Sie das Potenzial eines Wasserstoffantriebs auf dem Weg zum CO2-neutralem Fliegen?

Tatsächlich scheidet die Batterie in der Luftfahrt praktisch aus. In einem Airbus, der einen Roundtrip von Hamburg über Düsseldorf fliegt, müsste die Batterie rechnerisch 150 Tonnen wiegen. Das wäre also ein Energiespeicher mit Flügeln, der sechs Stunden zum Auftanken braucht. Allerdings ist der Einsatz von Wasserstoff ebenfalls nicht so einfach, weil auch Elektromotoren deutlich schwerer sind als Turbinen mit gleicher Leistung. Beim jetzigen Stand der Technologie können wir ein kleines Regionalflugzeug mit Elektromotor und Brennstoffzelle antreiben. Das werden wir auch in den kommenden zehn bis fünfzehn Jahren im Einsatz erleben.

Und wie fliegt der Airbus emissionsfrei?

Für größere Flugzeuge sehe ich gerade nur zwei Optionen: Sustainable Aviation Fuels, kurz SAF, also grüner Kraftstoff, der mit Kohlenstoff aus der Luft hergestellt wird. Dann ändert sich praktisch nichts am Flugzeug. Der andere Weg ist: Wir verändern die Turbine so, dass sie Wasserstoff direkt verbrennen kann. Der Wirkungsgrad ist dann geringer als bei der Brennstoffzelle, weil mehr thermische Energie frei wird. Hier arbeiten wir im Kooperationsprojekt PUMAc-FX an der Optimierung: Wie machen wir Brennkammern in den Triebwerken haltbarer und leistungsfähiger – und senken zugleich den Ausstoß an Stickoxiden, für den es ebenfalls strenge Grenzwerte gibt?

Wo werden wir Wasserstoff-Technologien als nächstes im Einsatz sehen?

In der Industrie hängt die Transformation an der Klimagesetzgebung. Je teurer der Ausstoß von CO2 wird, umso schneller wird beispielsweise die Stahlindustrie oder die wasserstoffhungrige chemische Industrie einen Ersatz für Kohle, Öl und Gas benötigen. Im Nutzfahrzeugmarkt ist der Wasserstoffantrieb schon angekommen, wir rechnen auch damit, dass größere Privatautos dazukommen werden. In Deutschland prüfen viele Bundesländer ihre Subventionen für Wasserstoff-Tankstellen, das ist ein wichtiger Schritt. Außerdem sinken die Kosten für Brennstoffzellen mit steigenden Stückzahlen. Das sollte sich in den kommenden fünf bis zehn Jahren angleichen. Derzeit ist eine Mittelklasse-Limousine mit Wasserstoffantrieb noch 50 Prozent teurer als das Modell mit konventionellem Antrieb – das bremst natürlich eine Transformation.

Patrick Wienert

Patrick Wienert

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