Wasserstoff braucht für die Elektrolyse sauberes Wasser

Die deutsche Industrie ist auf die Fertigung von Maschinen, Anlagen, Chemieprodukten, Fahrzeugen ausgerichtet. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, benötigt sie hoch qualifizierte Arbeitskräfte, günstige Energiekosten, einen überschaubaren und planbaren Absatzmarkt und Kapital, um in Forschung und Erneuerung zu investieren. Von Günter Pusch

IMAGO / Rupert Oberhäuser
Wasserstofftank in Holzwickede. Das Erdgasnetz beliefert Endkunden mit Wasserstoff statt Erdgas. Doch das Modell hat seine Tücken.

Protestbewegungen haben seit Aufzeichnung der Menschheitsgeschichte schon immer die Entwicklung beeinflusst. So ist es auch mit den aus den Protestbewegungen gegen die Kernenergie entstandenen „grünen Gruppierungen“.

1. Wandel und Veränderung sind die Triebfedern der Evolution


Protestbewegungen beeinflussen in einem nachhaltigen Szenarium mehr und mehr die Politik der Industriestaaten und das nicht zu deren Nachteil, wenn es in Maßen geschieht. Hauptaktionspunkt ist neben der Sozialpolitik der Umwelt- und Klimaschutz nach dem Motto „Dekarbonisierung der Welt“. Lautstark ist zu vernehmen: „Sofortiger Ausstieg aus den fossilen Energien.“


2. Fundamentalismus muss in schwierigen Situationen dem Pragmatismus weichen

Polemisch ausgedrückt haben die Pragmatiker der „Grünen“ in Deutschland erkannt, man darf den Ast, auf dem man sitzt, nicht absägen, bevor man einen sicheren, alternativen Platz hat. Ein weiterer Lerneffekt der Energiekrise ist die Wahrnehmung, dass die Dekarbonisierung sehr teuer wird und damit die sozialen Ziele in Frage gestellt werden könnten. 
Daher sollte die Erkenntnis reifen, dass eine schrittweise Ablösung der Fossilen durch die „Erneuerbaren“ als realpolitische Lösung anzustreben ist, weil die Entwicklungsländer den Ausstieg aus den Fossilen nicht bezahlen können und daher ein Nebeneinander von fossilen (arme Länder) und „erneuerbaren“ Energieträgern (reiche Länder) bestehen bleibt.
 Die Steinzeit endete auch nicht abrupt mit der Erkenntnis, dass metallische Werkstoffe wirkungsvoller sind als Steinwerkzeuge, sondern mit der wachsenden Erfahrung dieses Faktums durch die Menschen.

3. Globale Klimaziele können von Deutschland allein niemals erreicht werden

Selbst wenn in Deutschland die ehrgeizigen Klimaziele bis 2045 realisiert werden, bleiben vermutlich mehr als 70 Prozent der heutigen CO2-Emissionen (China, Indien, USA, Russland) bestehen. Das heißt, die Proteste müssen bevorzugt an anderer Stelle vorgenommen und durchgesetzt werden.


4. Erdgas ist ein Bioprodukt mit neutraler Kohlenstoffbilanz


Es sollte auch nicht verkannt werden, dass Erdgas ein aus nachwachsenden Ausgangsstoffen entstandenes Produkt ist, das eigentlich CO2-neutral eingestuft werden sollte, wie die „Biofuels“ mit dem Unterschied der Zeitskala. Die üppige Vegetation in der Entstehungszeit, vor allem dem Karbon-Erdzeitalter vor 300 Millionen Jahren, hat unter anderem dazu beigetragen, den CO2-Gehalt der Atmosphäre von rund 1.000 ppm auf 500 ppm herabzusetzen und so menschliches Leben auf dem Planeten erst möglich gemacht. Es ist also Bio.


5. Ein größeres Maß an „Kopfentscheidungen“ gegenüber „Bauchentscheidungen“ würde der grünen Politik in manchen Fragen mehr Seriosität verleihen

Die gängige Technologie der hydraulischen Stimulation von Kohlenwasserstoff-Lagerstätten im tiefen Untergrund (> 2000 m), „Fracking“ genannt, wurde in Deutschland in mehreren Hundert Bohrungen ohne jegliche Störung der Umwelt angewandt. Dennoch hat es die grüne Politik verstanden, die Medien so zu beeinflussen, dass jegliches Vertrauen in diese soliden Ingenieurleistungen mit falschen Phrasen abgeurteilt wurden. „Fracking, das ist die Injektion von Chemikalien in die Gesteinsschichten zur Lösung und Gewinnung von Erdgas. Diese Chemikalien sind ein Gift für die Grundwasservorkommen.“
 Dies ist eine Bauchentscheidung, da der Kopf sagt, dass Grundwasser- und Erdgasschichten mindestens 2.000 Meter voneinander entfernt sind. Es ist außerdem falsch zu behaupten, Fracking beruhe auf chemischen Prozessen, sondern es ist ein mechanischer Prozess:

Wie der Name „Fracking=Aufbrechen“ sagt, werden Wasser und Sand über eine dicht verrohrte und zementierte Bohrung in die tiefe Schicht gepresst, bis sich Risse auftun, in die Wasser und Sand eindringen. Sand wird benötigt, um die Risse nach Ablassen des Druckes offen zu halten und damit den Austritt des Gases zu ermöglichen. Da Sand schwerer als Wasser ist, muss das Wasser verdickt werden, um den Sand zu bewegen. Hier kommt die Chemie in sekundärer Funktion zum Zuge. Verdickungsmittel (Polymere) sind aus der Lebensmittelindustrie bekannt. Hausfrauen/-männer wissen, dass Stärke (Kartoffel- oder Maisstärke) ein guter Soßenverdicker ist. Um die Flüssigkeit wieder auszufördern, benötigt man u.a. Grenzflächenspannungsminderer zwischen Gas und Wasser, wie Spülmittel (Tenside). Den Bestand der Chemikalien sichert ein Biozid, damit Bakterien diese Stoffe nicht sofort zerstören.


Über die Toxizität von Stoffen hat bereits im Mittelalter der Arzt Paracelsus das Nützlichkeitsprinzip vorangestellt, indem er darauf hinwies: „Alle Dinge sind Gift, und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht’s, dass ein Ding kein Gift sei.“


6. Wunschdenken kann nicht die Basis sein, um die deutsche Industrie wettbewerbsfähig in einen Transformationsprozess zu dirigieren

Die deutsche Industrie ist schwerpunktmäßig auf die Fertigung von Maschinen, Anlagen, Chemieprodukten, Fahrzeugen u.a. ausgerichtet. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, benötigt sie hoch qualifizierte Arbeitskräfte, günstige Energiekosten, einen überschaubaren und planbaren Absatzmarkt und ausreichend Kapital, um selbst in Forschung und Erneuerung zu investieren. Diese Vorgaben können nicht erfüllt werden, wenn Produktentwicklungen vorgeschrieben werden (keine Verbrennungsmotoren), die Verfügbarkeit von preiswerter und sicherer Energie aus ideologischen Gründen eingeschränkt wird (Kernenergie) und regulative Maßnahmen die Bildung von Kapital für den Erneuerungsprozess einschränken.

Der Stromsektor könnte relativ leicht von den Erneuerbaren abgedeckt werden, wenn die Probleme der Speicherung und des Transportes rasch genug gelöst werden können. Ein Engpass tut sich bei der Bereitstellung von Industriewärme auf, die nach der Vorstellung der Grünen durch eine flächendeckende Wasserstoffwirtschaft gelöst werden sollte. Die heute übliche, kostengünstige Herstellung erfolgt aus Erdgas. Für die Erzeugung von grünem Wasserstoff benötigt man 4 bis 5 kWh Strom, um 3 kWh Energie aus einem Kubikmeter Wasserstoff zu gewinnen. Das geht nur bei vernachlässigbaren Stromkosten. Wenn aber der gesamte Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wird, diktieren die Marktpreise den Strommarkt und kostenloser Überschussstrom steht nicht ausreichend zur Verfügung. Außerdem benötigt man für die Elektrolyse saubere Wasser und das steht in den Regionen, wo Solarstrom in großen Mengen gewonnen werden kann, meist nicht zur Verfügung – und die Transportfrage ist heute noch ein ungelöstes Problem.

Hier tut sich ein weiteres Konfliktfeld auf, wenn der Bedarf an Wasser für die Wasserstoffherstellung den ohnedies eingeschränkten Bereich der Trinkwasserbereitstellung in den deutschen Großstädten berührt. Wollte man den Verbrauch an Erdgas in Deutschland von circa 90 Milliarden Kubikmeter pro Jahr durch Wasserstoff ersetzen, erfordert es, den Wasserverbrauch eines Bundeslandes wie Hessen von rund 240 Millionen Kubikmeter zusätzlich bereitzustellen.

Literaturquellen


Auszug aus „4 Milliarden Jahre Klimageschichte im Überblick“ (W. Oschmann), DWD-Klimastatusbericht 2003


Die Entwicklung der Waldökosysteme (430 bis 330 Millionen Jahre)

Bereits relativ kurze Zeit nach der ersten Besiedlung des Festlands durch Pflanzen entstanden verholzte Gewächse, die bald Bäume und nach und nach richtige Waldökosysteme bildeten. Dadurch wuchs die Biomasse auf Kosten des atmosphärischen CO2. Die aus Lignin und Zellulose bestehenden Stützgewebe der Bäume wurden zum Teil in der Lithosphäre gebunden. Vor etwa 360 Millionen Jahren kam es zu einer regional begrenzten Vereisung in Südamerika, das damals in der Südpolregion lag
 (Abb. 7 und 9). Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre näherte sich den heutigen Werten (Berner 1991, 1997; Crowley & North 1991; Frakes et al. 1992).

Die vierte Vereisungsphase (320 bis 270 Millionen Jahre)


Die vierte Vereisungsphase betraf weite Teile des großen Südkontinents Gondwana (Abb. 7 und 9). Betroffen waren vor allem Südamerika, das südliche Afrika, die Antarktis, Indien und Australien. Durch Kontinentkollisionen formte sich der Superkontinent Pangaea. Die plattentektonische Aktivität kam dadurch vorübergehend zum Stillstand und der CO2-Ausstoß durch Vulkanismus verringerte sich. Zusätzlich breiteten sich die Waldökosysteme aus und erreichten erstmals globale Dimensionen. Auf Kosten des atmosphärischen CO2 wuchs der Anteil des biogen gebundenen und in der Lithosphäre gespeicherten Kohlenstoffs stark an. Die CO2-Werte lagen, bei geringerer Sonnenstrahlung, in der gleichen Größenordnung wie heute. Der atmosphärische Anteil an Sauerstoff lag wahrscheinlich höher als heute (Crowley et al. 1989; Crowley & Baum 1992; Kutzbach & Gallimore 1989; Berner 1991, 1997; Crowley & North
1991; Frakes et al.1992).

Auszug aus „Anmerkungen über eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Gestaltung des Energiemix zur nachhaltigen Versorgung der Bundesrepublik Deutschland.“ (G.Pusch und W.Gulden) Zt. Erdöl Erdgas Kohle,136 Jg., 10/2020, p.40


Der Wasserbedarf und die Wasserqualität sind für die Elektrolyse von großer Bedeutung. Wenn beispielsweise der Erdgasverbrauch Deutschlands 2019 von 89 Milliarden Kubikmeter energetisch durch Wasserstoff ersetzt werden sollte, sind circa 240 Mm3 Wasser, bei 100 Prozent Wirkungsgrad, stöchiometrisch für die Elektrolyse erforderlich.

Dichte Wasser: 1000 g/l (4°C), Dichte Wasserstoff: 0,08987 g/l (0°C), Dichte Sauerstoff: 1,42895 g/l (0°C) , Heizwert Wasserstoff: 2,995 kWh/Nm3 , Heizwert Erdgas: 10 kWh/Nm3

Diese Menge entspricht dem jährlichen Leitungswasserverbrauch im Bundesland Hessen. Wenn salzhaltiges Wasser (Meerwasser 3 Prozent Salzgehalt) für die Wasserstoffherstellung verwendet werden sollte, fallen rund 7,2 Mm3 = 14 Mt an Salz als Rückstand an, die entsorgt werden müssen.

Die Investitionskosten für die Einführung der Wasserstofftechnologie in Deutschland mit einem Anteil von 15 Prozent am Primärenergieaufkommen 2050, ohne Transport, Speicherung und Verteilung wurden auf circa 26 Milliarden Euro geschätzt. Diese Ausgaben müssten von den Versorgern geleistet werden.


Univ. Prof. i.R. Dr. Pusch ist Sachverständiger für Erdöl- und Erdgaslagerstätten und Untertagespeicher. Er berät Energieunternehmen in Österreich, Deutschland und den USA. So wirkte er bei der Einrichtung des größten österreichischen Erdgasspeichers Haidach als Sachverständiger und bei der Optimierung der Erdgasförderung aus der größten deutschen Erdgaslagerstätte Altmark als Berater mit. Für die NASCO Energie und Rohstoff AG, Hamburg, ist er bei der Reservenbewertung von Öl und Gaslagerstätten in den USA und der Planung ihrer Entwicklung einschließlich der IOR-Maßnahmen1 beratend tätig.


Anzeige

Unterstützung
oder

Kommentare ( 25 )

Liebe Leser!

Wir sind dankbar für Ihre Kommentare und schätzen Ihre aktive Beteiligung sehr. Ihre Zuschriften können auch als eigene Beiträge auf der Site erscheinen oder in unserer Monatszeitschrift „Tichys Einblick“.
Bitte entwerten Sie Ihre Argumente nicht durch Unterstellungen, Verunglimpfungen oder inakzeptable Worte und Links. Solche Texte schalten wir nicht frei. Ihre Kommentare werden moderiert, da die juristische Verantwortung bei TE liegt. Bitte verstehen Sie, dass die Moderation zwischen Mitternacht und morgens Pause macht und es, je nach Aufkommen, zu zeitlichen Verzögerungen kommen kann. Vielen Dank für Ihr Verständnis. Hinweis

25 Comments
neuste
älteste beste Bewertung
Inline Feedbacks
Alle Kommentare ansehen
Haeretiker
20 Tage her

Wir werden in wenigen Jahren in Europa Zustände haben wie in Beirut, Kabul oder Damaskus nur weil ein Bild der Grünen kolportiert wird, sie seien Irrende weil Strebende. Es ist nicht Ziel der Grünen der Gesellschaft Gutes angedeihen zu lassen, sondern die auszuplündern um sie der Fähigkeit zu berauben, konkurrierend agieren zu können. Der Begriff Transformationsprozess ist anscheinend auch nur in Europa von Belang. Wenn der Autor schreibt: „Ein weiterer Lerneffekt der Energiekrise ist die Wahrnehmung, dass die Dekarbonisierung sehr teuer wird …“ so liegt m.E. ein fataler Irrtum vor. Es gibt keinen Lerneffekt. Dekarbonisierung ist das Mittel die europäische… Mehr

teanopos
21 Tage her

Ich verstehe diese ganzen Diskussionen der „Experten“ nicht mehr. Ja, es mag ja sein dass die Experten eben Experten auf ihrem Gebiet sind, aber ich bekomme immer mehr den Eindruck dass es nur eigentlich immer nur um persönliche Befindlichkeiten geht, das eigene Steckenpferd, die eigene Branche zu verteidigen bzw. darum zu werben. Und so kommen wir vom Hölzchen aufs Stöckchen, und wieder zurück, dann doch nicht, hier ein Pirouette dort ein Befindlichkeit, usw. und so fort… — All das, während in Greifswald an einer Lösung gearbeitet wird, und nicht nur dort, in Greifswald jedoch in einer besonders vielversprechenden Form, aber… Mehr

Last edited 21 Tage her by teanopos
bfwied
22 Tage her

Es hat gar keinen Sinn, jetzt, nachdem man gemerkt hat, dass Gas- und Strommangel vorhanden sind, auf Wasserstoff zu setzen. Solange man keine Kernkraft benützt, natürlich zunehmend weniger die alte Technik, die zwar sehr gut funktioniert, die aber v. a. wegen der Atomwaffentechnik angewandt wird und nur ca. 1 % der immanenten Energie verwendet, ist auch an Wasserstoff als Erdgasersatz u. als Treibstoffersatz nicht zu denken. Eigentlich müsste das allen klar sein, auch den Journalisten, deren Beruf es doch wäre, Sachverhalte zu eruieren, bevor sie schreiben. Man könnte sich sehr viel Geld und Wohlstandsverluste ersparen, wenn man diese Träumer endlich… Mehr

Rasio Brelugi
26 Tage her

Zitat. „Diese Ausgaben [für die visionäre „Wasserstofftechnologie“] müssten von den Versorgern geleistet werden.“

Das ist falsch. Richtig ist: Diese Ausgaben müssten von den Verbrauchern geleistet werden.

Last edited 26 Tage her by Rasio Brelugi
Renz
27 Tage her

Ein Punkt zu diesem sonst sehr lesenswerten Artikel:
vor 300 Millionen Jahren, hat unter anderem dazu beigetragen, den CO2-Gehalt der Atmosphäre von rund 1.000 ppm auf 500 ppm herabzusetzen und so menschliches Leben auf dem Planeten erst möglich gemacht.“
Es gab damals schon Leben auf dem Planeten. Warum sollte die Reduktion des CO2 erst menschliches Leben ermöglicht haben? Gibt es Versuche die eine solche Reduktion dieses Gases mit der Existenz höheren Lebens in Verbindung bringen?

bfwied
24 Tage her
Antworten an  Renz

Sie haben recht. An 1000 ppm CO2 stirbt kein Mensch u. kein Tier. Gesetzlich ist für Gewächshäuser eine niedrige Grenze von 5000 ppm gesetzt. Und die Korrelation von hohem CO2-Gehalt und Wärme stimmt so auch nicht, sie sagt nur für die Klimasekte etwas Angenommenes über Ursache und Wirkung aus. Mit 415 ppm ist die Wirkung schon bald am Höhepunkt, auch das ist in der Wissenschaft schon seit über 100 J. bekannt. Es gehört in den Bereich des sektiererischen Hexenglaubens. Bei 800 ppm ergäbe sich eine Erhöhung um kaum mehr als 1 °K., und dann wäre praktisch Schluss. Nur: Die 800… Mehr

Johann Thiel
27 Tage her

Mir gehen solche Beiträge gehörig auf die Nerven, denn sie adeln immer wieder grünen Blödsinn, indem sie sich in aller Ernsthaftigkeit damit auseinandersetzen und jedesmal das CO2-Märchen zur Grundlage ihrer Überlegungen machen. Wer Fracking befürwortet ist nichts anderes als zu feige, sich der offenen politischen Konfrontation um die Themen Gas, Kernkraft und Kohle zu stellen. Wir brauchen kein überflüssiges, schöngeredetes Fracking, wir haben endlos viel billiges Gas und andere Rohstoffe aus Russland – wenn wir wollen. Wir haben die besten Atomkraftwerke der Welt – wenn wir wollen. Wir haben Kohle – wenn wir wollen. Wir brauchen diesen ganzen Windkraft-, Solar-,… Mehr

Renz
27 Tage her
Antworten an  Johann Thiel

Ich erlaube mir eine Ergänzung. Es geht auch um die Risikominimierung von Abhängigkeiten. Wollen bedingt auch Können. Wollen für sich ist typisch Kind. Wenn wir das alles wollen und können, dann brauchen wir auch entsprechende militärische Fähigkeiten um das Wollen zu garantieren. Das heißt aber, dass wir nukleare Streitkräfte wollen. Das Können in diesem Bereich ist trivial; es liegt am Wollen. Nun lasst uns mal streiten um die Germanische A-Bombe.

Robbitobbi
27 Tage her

Die Förderung von Fracking-Gas funktioniert so als ob man zum Wein Trinken die Flasche zerschlägt. Dabei ist so wenig Wein in der Flasche, dass man durch normales Ausgießen nicht daran kommt, darum wird die Flasche zerschlagen, für den letzten Tropfen. Beim Fracking werden bis in 2000m Tiefe Erdschichten zerstört. Der zur Förderung notwendige Druck muß teuer von oben erzeugt werden und entweicht in alle Richtungen. In Rußland lagert das Erdgas in so großen Mengen unter der Erde, dass es nur angebohrt werden muß, um durch die Bohrleitung ohne Kollateralschäden durch eigenen Druck nach oben zu strömen. Ich halte einen nachhaltigen… Mehr

Bernhardino
27 Tage her
Antworten an  Fritz Goergen

Die Frage von Robbitobbi, warum man den Unsinn machen soll, wenn aus Russland Gas in jeder Menge und zu günstigem Preis kommt, beantworten sie, Herr Goergen, aber nicht.

Renz
27 Tage her
Antworten an  Bernhardino

Hier ist ein Grund warum wir Fracken sollten. Wir benötigen Gas. Wenn man auf Gas sitzt, sollte man es im Ernstfall schnell nutzen können. Erst dann ist man auf der sicheren Seite. Man nennt das auch Autarkie.
Gefracktes Gas über tausende Meilen per Dreckschleuder (Tanker) ran zu schaffen, ist wirtschaftlich suboptimal.

d.rahtlos
27 Tage her

Es läßt sich doch vorhersagen: falls tatsächlich einmal H2 als Energieträger Bedeutung erlangen sollte, wird der zur Herstellung verwendete Elektrolyse-Strom nicht aus deutschen Windkraft- und PV-Anlagen, sondern aus Kernkraftwerken der Nachbarländer (F, NL, PL,CZ) stammen, denn am Ende werden die Gesetze der Wirtschaft und der Physik siegen. 

Alf
27 Tage her

Die Anlandung einer geringen Ladung LNG wurde gefeiert, um abzulenken, daß LNG für eine sichere Versorgung des Landes nichts taugt. Ja und vielleicht der Wasserstoff? Wissen unsere grünen Politdarsteller, daß man für die Elektrolyse saubere Wasser benötigt? Und das steht in den Regionen, wo Solarstrom in großen Mengen gewonnen werden kann, meist nicht zur Verfügung. Auch die Transportfrage ist ein ungelöstes Problem. Dem ist nichts hinzuzufügen. Aber es fehlt bei den Grünen (bei der Ampel) auch sonst an den basics. Die haben auch in Sachen CO2 in der Schule gefehlt. Hier die Formel der Photosynthese 6 H2O + 6 CO2… Mehr

IJ
27 Tage her

Ich sehe Wasserstoff als Energieträger mittlerweile immer kritischer: extrem teuer wegen der Energietransformation aus Strom + H2O zu Wasserstoff, dann zu Ammoniak, dann zurück zu Wasserstoff und dann erst wieder zu Strom extrem explosiv und daher voraussichtlich in Summe (Herstellung, Lagerung, Transport, Verbrennung) deutlich gefährlicher für Leib und Leben als moderne Kernenergie extrem klimaschädlich (nach Entweichen in den obersten Atmosphäreschichten wohl noch schädlicher als Methan) und jetzt eben auch noch problematisch hinsichtlich des weltweit ohnehin knappen Trinkwassers Ich hätte es mir denken können. Denn die Grünen setzen technologisch immer auf Totgeburten. Windräder waren seit der frühen Neuzeit schon ausgestorben wegen… Mehr

Last edited 27 Tage her by IJ