H2O zur Verkehrswende
Wasserstoff soll eine wichtige Rolle in der zukünftigen Energieversorgung einnehmen. Auch im Verkehr wird eine Verwendung als direkt genutzter Energieträger, z. B. in Brennstoffzellen-Fahrzeugen, oder als Sekundärenergieträger zur Herstellung von Kohlenwasserstoff, z. B. für Flugzeuge, immer intensiver diskutiert.
Im Verkehr kann Wasserstoff dabei direkt als alternativer Kraftstoff im Fahrzeug, Flugzeug oder Schiff eingesetzt werden und ist damit Teil der Energiewende im Verkehr. Dabei kann Wasserstoff entweder in Verbrennungsmotoren oder in Brennstoffzellen, in denen Strom zum Betrieb von Elektromotoren erzeugt wird, verwendet werden. Zur Erreichung der Klimaschutzziele im Verkehr ist gleichzeitig die Umsetzung einer Verkehrswende notwendig, durch die Verkehr vermieden wird, Verkehr auf umweltverträgliche Verkehrsmittel verlagert wird und Fahrzeuge sowie das Verkehrssystem effizienter werden.
H2O und Brennstoffzellen
Wird Wasserstoff in Brennstoffzellen genutzt, entstehen zumindest lokal keine schädlichen Abgase. Kommerziell nutzbare Schiffe und Flugzeuge mit Brennstoffzellen zur Nutzung von Wasserstoff sind jedoch erst im Entwicklungsstadium.
Im Pkw-Bereich gab und gibt es Serienproduktionen mit insgesamt nur kleinen Stückzahlen von einigen Zehntausend Fahrzeugen. Fahrzeuge mit Elektromotoren müssten daher in den verschiedenen Bereichen erst einmal stärker in den Markt kommen, bevor Wasserstoff auf diesem Wege im Verkehr genutzt werden kann. Zur Erreichung der Klimaschutzziele 2030 für den Verkehrssektor kann Wasserstoff als Kraftstoff selbst unter optimistischen Bedingungen nur einen geringen Beitrag leisten. In mobilen Anwendungen muss der Wasserstoff zudem in Tanks gespeichert werden. Hierzu muss er aufwändig unter Energieverbrauch komprimiert oder durch Abkühlung verflüssigt werden. Im Vergleich zur Nutzung von grünem Wasserstoff im Verkehr ist die direkte Nutzung von erneuerbarem Strom in batterieelektrischen Fahrzeugen energieeffizienter, kostengünstiger und klimafreundlicher. Im Straßenverkehr ist die Nutzung von grünem Wasserstoff sogar die volkswirtschaftlich teuerste Option aller postfossilen Antriebe und Kraftstoffe, die langfristig einen treibhausgasneutralen Verkehr ermöglichen.
Wasserstoff im Verkehr sollte daher, wenn überhaupt nur in den Bereichen eingesetzt werden, in denen eine direkte Nutzung von erneuerbarem Strom nicht möglich ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein hoher Energiebedarf oder große Reichweiten erforderlich sind, wie beispielsweise im Seeverkehr, im internationalen Flugverkehr oder unter bestimmten Umständen im Straßengüterfernverkehr. Der Schienenverkehr kann mindestens mittelfristig nahezu vollelektrisch betrieben werden – ein Markthochlauf des Einsatzes von grünem Wasserstoff oder der Brennstoffzelle ist hier nicht notwendig.
Herstellung von synthetischen Kraftstoffen mittels H2O
Eine andere Art der Nutzung von Wasserstoff im Verkehr stellt die Herstellung von synthetischen gasförmigen und flüssigen Kraftstoffen dar. Wasserstoff wird dann als Zwischenprodukt zur Herstellung von synthetischem Methan (Power-to-Gas-Methan/PtG-Methan), E-Fuels (auch Power-to-Liquids/PtL) oder Ammoniak verwendet. Zur Erreichung der Klimaschutzziele im Jahr 2030, aber insbesondere auch der Ziele 2050 für den Luft- und Seeverkehr sind diese Nutzungen von Wasserstoff die vielversprechendere Option.
H2O in Raffinerien
Ein ganz anderer Weg, „grünen“ Wasserstoff zu verwenden, ist der Einsatz in Erdölraffinerien zur Herstellung von konventionellem Benzin, Diesel und Kerosin. Heute wird dabei fossiler Wasserstoff genutzt. Diesen zu ersetzen würde sich indirekt über die Treibhausgasminderung im Industriesektor bei der Erreichung der deutschen Klimaschutzziele bemerkbar machen.
Volkswirtschaftliche Kosten von H2O im Verkehr
Der volkswirtschaftlich teuerste Weg für eine Energiewende im Verkehr wäre ein Umstieg auf Brennstoffzellenfahrzeuge, die Wasserstoff nutzen. Dieser ist zunächst noch grauer Wasserstoff, wird aber bis 2050 auf grünen Wasserstoff umgestellt. Sowohl bei der Bereitstellung des Wasserstoffes, beim Aufbau und Betrieb der Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung als auch bei der Fahrzeuganschaffung treten im Vergleich zu den anderen Optionen – auch im Vergleich zum Einsatz von PtG-Methan oder PtL in Verbrennern – tendenziell höhere volkswirtschaftliche Gesamtkosten auf. Dies gilt für Pkw wie auch für leichte und schwere Nutzfahrzeuge gleichermaßen. Im Zeitraum 2020 bis 2050 liegen die Mehrkosten für Wasserstoff gegenüber der direkten Nutzung von Strom in Elektrofahrzeugen für die deutsche Volkswirtschaft zwischen 540 und 630 Milliarden Euro. Allein die Umstellung der schweren Nutzfahrzeuge im Fernverkehr und Reisebusse auf Wasserstoff würde bis 2050, im Vergleich zu einer stärkeren Elektrifizierung Mehrkosten, von rund 100 Milliarden Euro verursachen.
(Textquelle und mehr Details: umweltbundesamt.de)