Element der Energiewende 28. Jan 2021 Von Stephan W. Eder und Iestyn Hartbrich

Wasserstoff: Versprechen oder Spielverderber?

Die Energiewende ist auf das kleinste Element gebaut: Wasserstoff. Ingenieure und Regelsetzer grübeln, wie ihm gefahrlos beizukommen ist.


Foto: PantherMedia / bobyramone

Wasserstoff ist ein Versprechen: Alles bleibt so, wie es ist. Fossile Brennstoffe – Erdöl, Kohle, Erdgas – werden ersetzt durch Wasserstoff, der mit regenerativem Strom produziert wurde. Das kleinste Molekül soll die Schwerindustrie CO2-emissionsfrei machen und – je nach Szenario – den Schiffs-, Automobil- und Luftfahrtsektor gleich dazu. Klimaneutrales Heizen in allen Gebäuden nicht zu vergessen.

Die Idee ist zweifellos verlockend. Ein Brennstoff, der zu sauberem Wasser verbrennt, der sich durch die vorhandenen Erdgasnetze einfach transportieren lässt, der unbegrenzt verfügbar ist.

Aber hält der Wasserstoff sein Versprechen oder wird er zum Spielverderber? Das Gas ist flüchtig, dringt überall durch, versprödet andere Werkstoffe in Windeseile und ist für seine Explosivität bekannt. Zwar gibt es bereits viel Erfahrung mit Wasserstoff, allerdings kaum im großtechnischen Maßstab. „Wenn wir Wasserstoff im Flugzeug nutzen wollen, im Auto und im Stahlwerk, dann kommen nahezu alle in der Industrie verwendeten Komponenten damit in Kontakt: Rohre, Tanks, Elektroden, Turbinen, Ventile“, sagt Baptiste Gault vom Max-Planck-Institut für Eisenforschung.

Wasserstoff fordert Gasinfrastruktur heraus

Alles, wirklich alles, muss auf den Prüfstand, damit gewährleistet ist, dass es in Anwesenheit dieses einfachsten aller Atome – ein Proton, ein Elektron, das wars – wirklich tadellos und massentauglich funktioniert. Und das ist eine ganze Menge.

Beim Deutschen Verein des Gas- und Wasserfachs, kurz DVGW, bleibt bezüglich der Gas­infrastruktur kein Stein auf dem anderen. Alles wird gedreht und gewendet, das rund 1000-seitige Regelwerk muss fit werden – für 20 % Wasserstoffanteil im Erdgasnetz, für 30 % und für reinen Wasserstoff. „Wir gehen davon aus, dass wir ungefähr drei bis vier Jahre brauchen“, sagt DVGW-Chef Gerald Linke. Ein 15-Mio.-€-Projekt soll mehr Personal und Expertise bringen.

Noch viele Fragen zu Wasserstoff ungelöst

Überall lockt das Versprechen des Wasserstoffs. In Sonnenländern des Südens entstehen Elektrolyseure in der Nähe von Solarparks, damit die Stahlkocher im Norden den Wasserstoff im Hafen abholen können. Auch die Heizungsbauer machen sich fit für die Wasserstoffzukunft. Sie entwickeln in den kommenden Jahren Geräte, die sich automatisch an höhere Wasserstoffanteile anpassen.

Selbst wenn Wasserstoff auf breiter Front handhabbar wird, all seine Geheimnisse hat das kleine Atom noch längst nicht preisgegeben. Der Stahlexperte Gault: „Wir wissen in vielen Fällen nicht, wohin der Wasserstoff wandert.“

Den Fokus „Wasserstoff“ lesen Sie im aktuellen E-Paper der VDI nachrichten mit diesen Themen:

Wende in der Pipeline

Infrastruktur: Wasserstoff soll in Zukunft durch das Gasnetz geleitet werden – zusätzlich zum Erdgas. Doch so einfach ist das nicht. Denn der Weg in die Wasserstoffwirtschaft ist schwierig – wenn er überhaupt gelingt. Fünf der größten Baustellen haben wir uns genauer angeschaut.

Spröder Charme

Werkstoffe: Wasserstoffatome beschleunigen in vielen Materialien Versagensmechanismen. Aber warum eigentlich? Eine kleine Werkstoffkunde.

Testfall Kunststoffleitung

Wasserstoffprojekt Hypos: Sowohl im Verteilnetz als auch bei den Ferngasgesellschaften wird eine Durchleitung von Wasserstoff als technisch machbar angesehen.

H2 in der Brennkammer

Verbrennungstechnik: Ob Automobil, Flugzeug oder Kraftwerk, Wasserstoff könnte direkt verbrannt werden. Die Technologie würde CO2-Emissionen einsparen, bringt aber ihre Tücken mit sich.

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