Wasserstoff statt Strom

Schon in den 70er und 80er Jahren geisterten Ideen herum, dass man einfach den Strom durch Wasserstoff ersetzen sollte, der mit Sonnen- und Windenergie gewonnen wird.

Es wurde gedacht, man können das Stromnetz in Frage stellen, weil es die Achillesferse des Energiesystems ist und damit die Kernenergie indirekt angreifen. Widerstand gegen Stromtrassen bekam entsprechend hohe Priorität. Einige terroristische Gruppen verlegten sich auf Sabotage von Stromleitungen, erst mit Sprengstoff, dann hatten sie gelernt, wie es mit Eisensägen unauffälliger und billiger geht.

Nun stellt sich aber heraus, dass man die Stromnetze bei einem gestiegenen Anteil von alternativen Energien sogar in viel größerem Maße braucht als bei Kernkraftwerken, die weitgehend in der Großregion standen, wo der Strom gebraucht wurde, so dass das Leitungssystem nur zum Ausgleich diente, aber nicht zur Übertragung des gesamten Energiebedarfs einer Großregion über weite Strecken. Bei starkem Wind würde man das aber gerne tun, denn dann ist z.B. in Norddeutschland, wo die Windturbinen stehen, ein großer Überschuss vorhanden. Noch weiter gedacht könnte man mit Solarenergie aus der Sahara Strom gewinnen. Oder mit Wasserkraftwerken in dünn besiedelten Gegenden, was ja schon gemacht wird.

Warum nun Wasserstoff? Man kann die gewonnene Elektrizität nutzen, um Elektrolyse zu betreiben und dann durch elektrochemische und chemische Prozesse Wasserstoff, aber letztlich auch Methan, längerkettige Alkane und alles, was sich aus Erdöl, Erdgas und Kohle gewinnen lässt. In chemischer Form kann man Energie leicht speichern und wenn man sie dann verfeuert oder zu Plastik macht, das irgendwann verbrannt wird, dann gibt man nur CO_2 ab, das vorher aus der Atmosphäre geholt worden ist. Man kann elektrische Energie sehr gezielt bedarfsgerecht gewinnen. Das klingt alles verlockend.

Nur leider hat das Gesamtsystem einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Wasserstoff, den man mit Sonnenenergie gewinnt und später verfeuert, um Strom zu gewinnen braucht ein Vielfaches der Fläche wie die direkte Nutzung der Elektrizität. Der Grund liegt in der Thermodynamik und dem Carnot-Wirkungsgrad, der eine obere Grenze darstellt. Der reale Wirkungsgrad ist noch tiefer und auch bei der Elektrolyse ist der Wirkungsgrad unter 100%. Eine Brennstoffzelle kann diesen Wert überbieten, aber die Technik hat sich noch nicht gegen Verbrennungsmotoren und -turbinen durchgesetzt, schon gar nicht im großtechnischen Bereich.

Es ist durchaus denkbar und sogar wahrscheinlich, dass wir irgendwann solche Technik einsetzen, um einen Teil des Stroms, also Überschüsse, in chemische Energie umzuwandeln. Das kann der Speicherung und dem Transport für spätere Rückgewinnung eines Teils der Energie dienen, aber auch Öl und Gas als chemischen Rohstoff ersetzen.

Heute wird Wasserstoff in großen Mengen in der chemischen Industrie benötigt. Und meines Wissens wird dieser überwiegend aus Erdgas gewonnen. Wir verbrennen auch direkt Erdgas und andere fossile Energieträger für Heizung, Prozesswärme und vor allem für Kraftwerke und im Verkehrsbereich. Solange ein Teil des Stroms aus Verbrennungskraftwerken stammt und wir andererseits mit Strom Wasserstoff herstellen, führt das nur dazu, dass wir insgesamt viel mehr Erdgas verbrauchen, als wenn wir daraus direkt chemisch Wasserstoff gewinnen. Diese Technik bringt also erst Vorteile, wenn wir die Stromgewinnung fast ausschließlich auf zumindest CO_2-arme Energiequellen auslegen.

Heute ist es am nützlichsten, wenn man diese Dinge wohl erforscht und weiterentwickelt, aber den Strom zunächst dafür nutzt, die Verbrennungskraftwerke loszuwerden. Für Speicherung sind Pumpspeicherwerke die beste Idee und man kann sicher noch viel größere als heute bauen, z.B. in ehemaligen Braunkohlelöchern.

Wenn in Europa fast keine Gas-, Öl- oder Kohlekraftwerke mehr mit fossilen Energieträgern arbeiten, erst dann ist der Zeitpunkt gekommen, Öl und Gas im großen Umfang durch mittels Sonnen- und Windenergie aus Wasser und Luft gewonnene brennbare Gase und Flüssigkeiten zu ersetzen und damit Gaskraftwerke, Industrie und z.B. Flugverkehr klimafreundlicher zu machen und eben auch Energie längerfristig zu speichern.

Die Stromnetze werden aber immer noch das bei weitem vernünftigste und effizienteste Mittel sein, um Elektrizität, die zur Zeit ihrer Erzeugung benötigt wird, direkt zu transportieren. Elektrochemie wird eine sinnvolle Ergänzung sein.

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Ein Gedanke zu „Wasserstoff statt Strom

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