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Klimakrise: Ist Wasserstoff die Lösung?

Bei Diskussionen über mögliche Lösungen der Klimakrise ist Wasserstoff in der Presse geradezu omnipräsent. Wer etwas auf sich hält, propagiert den Einsatz von Wasserstoff. Doch ist dieser Hype berechtigt?

Im BSc in Umweltingenieurwesen und insbesondere im MSc Umwelt und Natürliche Ressourcen werden Vor- und Nachteile des Einsatzes von Wasserstoff simuliert.
Wasserstoff hat viele angenehme Eigenschaften: Bei der Verbrennung entsteht nur Wasser, bezogen auf das Gewicht enthält es sehr viel Energie und es lässt sich beliebig lange speichern. Wasserstoff lässt sich in synthetisches Methan umwandeln, das Methan lässt sich wiederum in beliebiger Menge dem Erdgas beimischen, da Erdgas vorwiegend aus Methan besteht. Dadurch liesse sich die bestehende Erdgas-Infrastruktur nutzen. Setzt man zur Methanisierung des Wasserstoffs CO2 aus nicht-fossilen Quellen ein, zum Beispiel aus der Holzverbrennung, so wird bei der Verbrennung dieses synthetischen Methans kein zusätzliches CO2 freigesetzt. Hört sich nach einer universellen Lösung an – oder etwa doch nicht?

Das Problem ist die Effizienz
«Grüner» Wasserstoff wird aus erneuerbarem Strom mittels Elektrolyse hergestellt. In vielen Fällen steht die Nutzung von Wasserstoff als Energiequelle in Konkurrenz mit der direkten Nutzung von Strom: Wenn ein Gebäude mit einer Wasserstoff-Heizung beheizt wird, benötigt dieses Gebäude ca. zehn Mal mehr Strom, als wenn das Gebäude mit einer Wärmepumpe beheizt wird. Ein Auto mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle benötigt drei Mal mehr Strom, als wenn es direkt über eine Batterie mit Strom betrieben wird.
Der Umweg über Wasserstoff anstelle der direkten Nutzung des Stromes ist sehr ineffizient. Dies würde zu einem um Faktoren höheren Bedarf an erneuerbarem Strom führen. Deshalb sollte Wasserstoff nur in jenen Fällen eingesetzt werden, wo praktisch keine effizienten Alternativen vorhanden sind. Solche Anwendungsfälle könnten Hochtemperaturprozesse in der Industrie oder Flugzeuge und Schiffe sein.

Woher kommt der Hype?
Die fossile Industrie kämpft ums Überleben. Bei einer Wasserstoff-Wirtschaft hätte die Gasindustrie wieder eine Zukunft. In grossen Werbekampagnen betont sie «Erdgas wird erneuerbar». Damit werden viele Leute in den Irrglauben geführt, die Zukunft liege bei Gas-Fahrzeugen und Gas-Heizungen. Man solle auf Gas setzen und brauche nur abzuwarten, dann werde alles gut. Dies ist aber schlicht falsch: Der Aufbau einer Wasserstoff-Wirtschaft würde noch viel Zeit benötigen und somit Lösungen der Klimakrise massiv verzögern. Zudem würde eine Wasserstoffwirtschaft etwa drei bis fünf Mal so viel Strom aus erneuerbaren Energien benötigen wie die direkte elektrische Nutzung des Stroms. Woher soll dieser Strom kommen?

Die Rolle des Wasserstoffs
Wasserstoff wird im zukünftigen Energiesystem eine Rolle spielen. Aber keine Haupt-, sondern lediglich eine Nebenrolle. Wer eine Wasserstoff-Wirtschaft möchte, müsste konsequenterweise für einen massiven Ausbau von Windkraft und Photovoltaik auf Hausdächern und freien Flächen kämpfen! Interessanterweise setzen sich aber viele Verfechter einer Wasserstoff-Wirtschaft gegen den raschen Ausbau der erneuerbaren Energien in der Schweiz ein.

Erneuerbare Energien diskutieren im Unterricht
Die Forschungsgruppe Erneuerbare Energien befasst sich in diversen Projekten mit der sogenannten Sektorkopplung. Darunter versteht man die Verknüpfung der Sektoren Strom, Wärm- und Verkehr im Energiebereich. Synthetische Brenn- und Treibstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff können dazu einen Beitrag leisten. Im SWEET-EDGE-Projekt wird zum Beispiel zusammen mit etwa 30 Partnern ein grosses Pilot- und Demonstrationsprojekt realisiert und in der Umweltarena ist in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe Nachhaltigkeitskommunikation und Umweltbildung eine interaktive Ausstellung am Entstehen.
Die Überlegungen und Erkenntnisse fliessen im BSc-Studiengang Umweltingenieurwesen in die Vertiefung Erneuerbare Energien und Ökotechnologien und im MSc-Studiengang Umwelt und Natürliche Ressourcen in den MRU Ökotechnologien und Erneuerbare Energien.

Informationen zum Studium finden Sie unter: ZHAW/iunr/master