Interview
Hoffnung Wasserstoff

Wasserstoff (H2) gilt als ein Schlüsselelement der Energiewende: Er kann Strom aus erneuerbaren Energien speichern und spielt bei industriellen Herstellungsprozessen eine wichtige Rolle. Im Main-Tauber-Kreis haben sich unter anderem Kommunen, Stadtwerke und Unternehmen zur H2 Main-Tauber GmbH zusammengeschlossen – einer Allianz für grünen Wasserstoff. Ein Gespräch mit dem Wasserstoffexperten Benjamin Trippe über das Potenzial und die Grenzen beim Einsatz des Gases.

Leon Scherfig
Lesedauer: 4 Minuten

Wasserort Wertheim
H

Herr Trippe, Sie arbeiten am Steinbeis-Innovationszentrum an einer Machbarkeitsstudie zur Verwendung von grünem Wasserstoff im Main-Tauber-Kreis. Was bedeutet „grün“ in diesem Zusammenhang?

 

Grün bedeutet, dass das farb- und geruchlose Gas mit Strom aus Sonnen- oder Windenergie hergestellt wird. Es gelangt also beim Herstellungsprozess kein CO2 in die Atmosphäre. Wird dabei Strom aus Gas- oder Kohlekraftwerken verwendet, spricht man hingegen von grauem Wasserstoff – einem fossilen und damit klimaschädlichen Energieträger.

 

Warum eignet sich der Main-Tauber-Kreis als Modellregion für grünen Wasserstoff?

 

Schon heute zählt der Kreis zu den süddeutschen Spitzenreitern bei Windkraft und Photovoltaik, er ist einer der größten Flächenlandkreise in Baden-Württemberg. Gleichzeitig haben wir hier viele Industrieunternehmen, die nur schwer vom Erdgas wegkommen und grünen Wasserstoff als Energieträger einsetzen wollen. Es gibt bestimmte chemische Prozesse in der Industrie, die nicht oder nur schwer elektrifizierbar sind und bei denen grüner Wasserstoff zum Einsatz kommen könnte. Zum Beispiel beim Produktionsprozess von Düngemitteln oder bei der Stahlherstellung. Außerdem haben wir im Kreis ein Problem, das überall in Deutschland besteht: Die Stromnetze sind noch nicht für die künftig stark steigende Menge an erneuerbarer Energie ausgelegt.

 

Inwiefern?

 

Vereinfacht gesagt muss immer so viel Strom ins Netz gegeben werden, wie entnommen wird, sonst verändert sich die Netzfrequenz. Elektrische Maschinen und Geräte würden dann nicht mehr funktionieren oder könnten gar beschädigt werden. Hier kommt nun das Potenzial des grünen Wasserstoffs ins Spiel: Letztlich kann er Energie in großen Mengen speichern und diese für Anwendungen außerhalb des Stromnetzes zur Verfügung stellen. So wird das Netz entlastet, mithilfe von sogenannten Elektrolyseanlagen.

 

Das müssen Sie erklären.

 

Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Wasserstoff wird dann mit einem Kompressor verdichtet. In diesem Zustand kann er erneuerbare Energie auf wenig Raum beliebig lang speichern, bis wir sie wieder benötigen. In unserer Machbarkeitsstudie geht es allerdings vor allem um die sogenannte Sektorkopplung: Wir beziehen Überschüsse aus dem Stromsektor aus erneuerbaren Energien, produzieren grünen Wasserstoff und beliefern damit den Industrie- und Mobilitätssektor. Außerdem entsteht bei der Elektrolyse das Abfallprodukt Wärme, das wir im Gebäudesektor zum Heizen verwenden können. Hierfür untersuchen wir drei Standorte für Elektrolyseanlagen, zwei in Wertheim und eine in Bad Mergentheim. Für eine größere Anlage braucht man ein Bauwerk in der Größenordnung von 500 bis 1.000 Quadratmetern.

 
Wasserstoff kann nur dann als „grün“ und nachhaltig bezeichnet werden, wenn er mit erneuerbarer Energie hergestellt wird. Gefragt nach einer Nahaufnahme eines H2- Gasmoleküls, hat eine künstliche Intelligenz dieses Bild generiert.

Die Elektrolysetechnologie ist umstritten, weil viel der ursprünglich eingespeisten Energie verloren geht, also der Wirkungsgrad gering ist. 

 

Ja, tatsächlich bewegt sich der Wirkungsgrad konservativ betrachtet in einem Bereich um die 60 Prozent, ohne Nutzung der Abfallprodukte Wärme und Sauerstoff gehen also um die 40 Prozent der eingesetzten Energie verloren. Das ist aber auf jeden Fall besser, als die erneuerbare Energie ungenutzt zu lassen und somit ganz zu verlieren. Grundsätzlich muss man festhalten, dass Wasserstoff definitiv eine Schlüsselrolle bei der Energiewende einnehmen wird – er ist allerdings auch kein Allheilmittel. Wasserstoff hat extrem viele Einsatzmöglichkeiten, ist bedingt durch den Wirkungsgrad ohne Nutzung der Synergieeffekte aber verhältnismäßig teuer.

 

Wo kommt der Einsatz von H2 an seine Grenzen?

 

Wasserstoff konkurriert in vielen Bereichen mit Elektrifizierung. Strom kostet in der Regel weniger als Wasserstoff. Beim Pkw zum Beispiel ist der Einsatz von batterieelektrischen Fahrzeugen energieeffizienter und günstiger. Außerdem lässt sich der enorme Bedarf an grünem Wasserstoff nicht ausschließlich in Deutschland produzieren. Der Transport von Wasserstoff per Lkw oder Schiff verursacht hohe Kosten, weswegen zum Beispiel auch der Import ohne Pipeline langfristig teuer sein wird. Der Einsatz von Wasserstoff sollte mit Synergieeffekten an den richtigen Stellen erfolgen. Das ist es auch, was unser Projekt auszeichnet: Wir wollen die Abfallprodukte nutzen: Abwärme und Sauerstoff, die beim Elektrolyseprozess freigesetzt werden.  

 

Wie ganz konkret?

 

Das zeigt sich an einem unserer Standorte in Wertheim und dem in Bad Mergentheim. Dort prüfen wir den Bau von Elektrolyseanlagen. Der Clou ist, dass das erwähnte Abfallprodukt Sauerstoff in den kommunalen Kläranlagen genutzt werden kann, die jeweils ganz in der Nähe liegen. Denn für die Reinigung des Abwassers braucht die Kläranlage Sauerstoff: Im sogenannten Belebungsbecken zersetzen Bakterien organische Verbindungen im Schmutzwasser. Normalerweise wird hierfür Umgebungsluft mit 21 Prozent Sauerstoffgehalt in die Becken gepumpt. Diese Gebläse sind oft Hauptverbraucher der elektrischen Energie in einer Kläranlage. Wenn wir aber statt der Umgebungsluft reinen Sauerstoff aus der nahe liegenden Elektrolyse verwenden, hat das den Vorteil, dass die Gebläse deutlich weniger arbeiten müssen und der Stromverbrauch drastisch sinkt. Letztlich macht die Lösung das Klärwerk also energieeffizienter, es wird weniger Energie benötigt.

 

Wo sehen Sie noch Potenzial für die Region?

 

In Wertheim ist eine Wasserstofftankstelle geplant, die künftige Brennstoffzellen-Lkw versorgen könnte, was den Schwerlastverkehr umweltfreundlicher machen würde und die Belastung durch Abgase reduziert. Die Abwärme aus der Elektrolyseanlage speisen wir zudem in einen Langzeitwärmespeicher. Diesen entladen wir dann im Winter und beheizen über ein Fernwärmenetz das umliegende Quartier. Die Bürgerinnen und Bürger erhalten hierdurch das Angebot klimaneutraler Fernwärme.

 

Wenn sich alles wie geplant umsetzen ließe, wie würde Ihr Wunschszenario für den Einsatz von Wasserstoff aussehen?

 

Falls wir unseren prognostizierten Wasserstoffbedarf zur Hälfte in Deutschland selbst erzeugen, könnten wir im Jahr 2045 mit der beschriebenen Abwärme 20 Prozent des Wärmebedarfs aller Gebäude decken ­– in ganz Deutschland. Unabhängig von diesem Zukunftsszenario dürfte ein regionaler Wasserstoffmarkt geschaffen werden, wodurch neue Arbeitsplätze und Unternehmen entstehen, die wiederum Gewerbesteuer bezahlen. Tatsächlich kann man wie der Oberbürgermeister von Wertheim, Markus Herrera Torrez, von einer Jahrhundertchance für die Region sprechen: Perspektivisch werden wir deutlich unabhängiger von autokratischen Staaten wie Russland oder Saudi-Arabien sein, wenn wir unsere Energie mehr regional selbst produzieren. Dafür ist aber natürlich zentral, dass wir die erneuerbaren Energien noch weiter ausbauen und weiter in Wind- und Photovoltaikanlagen investieren.

 

Da hört man eine gewisse Leidenschaft heraus. Was treibt Sie persönlich bei der Arbeit an?

 

Die Wasserstoffwirtschaft steckt zurzeit noch in den Kinderschuhen, das Rennen geht national und international jetzt erst richtig los. Wenn wir hier in Deutschland und insbesondere in der Region zu den First Movern zählen, werden wir viele Vorteile haben. Das ist natürlich spannend. Persönlich ist meine Hauptmotivation der Klimaschutz. Die Herausforderung ist groß, aber ich bin davon überzeugt, dass wir sie mit einer positiven Grundhaltung meistern können. Technisch ist alles machbar, aber der Zeitdruck ist hoch. Wir brauchen jetzt Überzeugung und Entschlossenheit, um den Weg in eine klimaneutrale Zukunft auch wirklich zu gehen. 
So stellt sich eine künstliche Intelligenz das Elektrolyseverfahren zur Gewinnung von grünem Wasserstoff vor. Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.

Benjamin Trippe, 28, geboren in Karlsruhe, hat an der Hochschule Esslingen Energie- und Gebäudetechnik studiert. Er arbeitet als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Steinbeis-Innovationszentrum energieplus in Stuttgart und ist dort auf das Thema Wasserstoff spezialisiert. Trippe berät die H2 Main-Tauber GmbH, die sich im März 2023 gegründet hat und sich für Klimaschutz und Energiesicherheit in der Region einsetzt.

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