Shell: grösstes Wasserstoff-Projekt in Planung

droht erneut ein Riesensubventionsgrab ?

Power to X

grüner Wasserstoff soll das Speicher-problem lösen

Im niederländischen Hafen Groningen Seaports plant der Ölkonzern Shell zusammen mit dem niederländischen Gasnetzbetreiber Gasunie den Bau eines der größten Wasserstoff-Projekte Europas. Im Rahmen des sog. NortH2-Projektes soll in Eemshaven ein Elektrolyseur  grünen Wasserstoff verarbeiten, speichern und an-schließend an die Industrie weiterliefern. Auf der Nordsee soll dazu ein Windpark mit 3 bis 4 Giga-watt Leistung errichtet werden. Die Anlage soll bis 2027 fertig sein. Bis 2040 will man den Windpark auf zehn Gigawatt vergrößern. Das Problem: die Kosten in Höhe von rd. 4 Mrd. EUR und die Kosten für die laufende Erzeugung von Wasserstoff sind zu hoch. Und das ist nur ein Problem von mehreren.  

Trotz des medialen Hypes ist das Thema nicht neu. Schon 1766 entdeckte der englische Naturwissenschaftler Henry Cavendish das Element.

Wasserstoff hat das Symbol H, hat in der Atmosphäre einen Anteil von über 70 % und tritt als Molekül H2 auf. Es ist farb- und  geruch-los und wird ab  einem Wasserstoffanteil von 18 % hochexplosiv. Von allen Stoffen hat es die geringste Dichte. Wegen seiner Leichtigkeit verflüchtigt es sich aber schnell, bevor es knallt. Daher speichert man heute Wasserstoff in Druckspeicher durch Verdicht-ung auf 40 bar und in Flüssigkeitsspeicher durch Kühlung und Ver-dichtung.

Bei der Verflüssigung  kommt es zu unvermeidlichen thermischen Isolationsverlusten durch Ausgasung und Verdampfung. Die Ver-dampfung wird mit Hilfe verschiedener Verfahren erzeugt. Als Beispiel seien hier genannt: die Verdampfung mit Hilfe von Erdgas und dem Einsatz großtechnischer Dampfreformer, der Einsatz von  autothermen Reformern mit Hilfe von Methanol und die biochemische Dampferzeugung mit Hilfe von Bakterien und Grünalgen. Uns soll an dieser Stelle aber nur die Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wasserelektrolyse unter Einsatz von Windkraftstrom interessieren.

Zur Orientierung: Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe von Strom aufgespalten. Die Reaktionen finden im Elektrolyseur statt. Das Speicherystem besteht aus einem Druckspeicher, einem Elektrolyseur, einer Brennstoffzelle, einer Wasserstoffturbine und bisher  entweder aus einem dazugehörenden Gas- oder Kohle-kraftwerk. Grün erzeugter Wasserstoff wird mit Hilfe der Windkraft-energie erzeugt. Alle Systeme haben eins gemeinsam: sie vereinen so viele Nachteile miteinander, wie kaum eine andere Antriebs-technik und daher wird Wasserstoff noch lange Zeit der Treibstoff der Zukunft bleiben. Warum das so ist, wollen wir gerne im Folgenden begründen.   

Aus der Mühle schaut der Müller, der so gerne mahlen will. Stiller wird der Wind und stiller, und die Mühle stehet still. So geht´s immer, wie ich finde, rief der Müller voller Zorn. Hat man Korn, so fehlt´s am Winde, hat man Wind, so fehlt das Korn. Wilhelm Busch

Mehrere Ineffizienzen

Um 1 kg Wasserstoff herzustellen, ist die neunfache Menge an destilliertem Wasser notwendig. Ein Wasserstoffauto hat einen Wasserstoff-Drucktank, der mit maximal 6 kg Wasserstoff betankt werden darf. Das ist Ge-setz. Für die Erzeugung von 6 kg Wasserstoff wäre der Einsatz von 54 Liter Wasser nötig. Wohlgemerkt: für ein Auto mit einer Tankfüllung ! Sie werden leicht verstehen, dass die von der Bundesregierung noch in 2018 geforderte Wasserstoffoffensive,  1 Mio. wasserstoff-getriebene Autos bis 2025 auf die Strassen bringen zu wollen,  geradezu an Verschwendung grenzt. 

Bei der Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ( Elektrolyse) gehen je nach Anlagen-typ rd. 40 bis 50 % der elektrisch eingesetzten Energie verloren. Im Durchschnitt liegt der Ener-gieverlust bei 43 %. Der Wirkungsgrad bei 57 %. Für die Wasserelektrolyse werden rd. 50 kWh pro kg Wasserstoff  benötigt. Davon fließen rd. 40 kWh in die Elektrolyse und 10 kWh sind Verlust. Zum Vergleich: um 1 kWh Strom aus Kohle zu erzeugen, werden -je nach Brennwert- 345 Gramm Kohlenstaub benötigt.

Soll Wasserstoff transportiert werden, muß er verflüssigt und auf -254 Grad Celsius abgekühlt werden. Für diese Umwandlung werden weitere rd. 13 % der im Wasserstoff gespeicherten Energie benötigt. Und Wasserstofftankstellen müssen gekühlt werden, was ebenfalls Energie kostet. Der Energiegehalt eines 5 kg Wasser-stofftanks entspricht gerade einmal 20 Liter Dieselkraftstoff. Hinzu kommt, dass an einer Wasserstofftankstelle nur 6 Wasserstofffahr-zeuge pro Stunde betankt werden können, auch wenn der Tankvorgang nur rd. 5 Minuten dauert. Das liegt daran, dass der Zapfhahn aufgrund der tiefen Minusgrade während des Tankvorgangs einfriert und dann Zeit benötigt, um wieder auf-zutauen. In der Brennstoffzelle des Autos muß der flüssige Wasserstoff dann wieder in Strom umgewandelt werden. Das kostet ebenfalls Energie.

Für den Straßentransport von Groningen /Holland bis zur Chemieindustrie oder zu einer Wasserstofftankstelle gehen wir mal von einer Durchschnittsentfernung von 200 km aus. Da Wasserstoff während der Fahrt verdunstet, geht der Energieexperte Ulf Bossel (Begründer der Energiewende) von weiteren 13 % Energieverlust aus. Beim  Verfüllen des flüssigen Wasser-stoffs in einen Tank mit hohen Drücken bringt noch einmal  4 % an Energieverlust ein. Und dann muß der Wasserstoff in der Brennstoff-zelle wieder zu Strom umgewandelt werden. Von der ursprünglich eingesetzten Energie verbleiben nach Ansicht von Bossel gerade einmal 19  % des Wirkungsgrades im Tank.

Auf der Kostenseite hat der niedrige Wirkungs-grad gravierende Folgen. Selbst wenn Solar-strom nach Berechnungen des Fraunhofer-Instituts in 2050 nur noch 1,8 Cent je kWh kosten sollte (was wir nicht glauben), dann wäre Wasserstoff immer noch dreimal so teuer wie der heutige, konventionell hergestellte Strom. Berechnung: 1,8 Cent/kWh : 19 % = 9,5 Cent kWh.

Und bei gerade einmal 71 Wasserstofftankstell-en in Deutschland wird sich jeder dreimal über-legen, ob sich die Anschaffung eines Wasser-stoffautos lohnt. 386 Zulassungen beim Kraft-fahrtbundesamt in 2019 zeigen, das zumindest-ens der Deutsche Autofahrer den löchrigen Wassereimer bemerkt hat.  

 

Will man für die Herstellung von Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse ausschließlich grünen Strom aus Off-Shore-Windkraftanlagen einsetz-en, müssen die Elektrolyseure für den Betrieb auch von wenigen Stunden ausgelegt werden, da Windstrom bekanntermaßen volativ ist und daher oft nicht zur Verfügung steht. Das ist ebenfalls teuer und ineffizient. Aus diesem Grunde hofft Shell und Gasunie auf staatliche Hilfen sowohl aus Den Haag als auch aus Brüssel.

Und da dort offensichtlich die Geldhähne weit offen stehen, hat nicht nur Shell und Gasunie, sondern auch Bundeswirtschaftsminister Peter Altmeier, das Land  NRW und die Hansestadt Hamburg Wasserstoff als Megaprojekt erkannt. Flugs will OB Tschentscher nun ebenfalls am Stand des neuen Kohlekraftwerks in Hamburg-Moorburg eine Wasserstoff-Elektrolyseanlage mit einer Kapazität von 100 Megawatt bauen. Dafür soll sogar einer der beiden Kraftwerks-blöcke geopfert werden.

Warum treibt man diese Technologie trotz der desaströsen Energiebilanz voran? Die Antwort ist schlicht: weil die Wasserstofflobby noch größer als die Windkraftlobby ist. Für die Akteure kommen die offenen Staatskassen einem Selbstbedienungsladen gleich und bieten ebenfalls wie der Windkraftlobby einen sicheren Planungshorizont.   

immmer noch unglaublich ineffizient

Quellenhinweise:

Bossel, Ulf: Saubere Energie aus Wasser-stoff ist eine Illusion, in: Deutschlandfunk Kultur vom 30.07.2008; H2ydrogeit.de; RTL vom 20.02.2020: Tschentscher überrascht mit vorzeitigem Kohleausstieg; Handelsblatt vom 27.02. 2020; Peters, Björn: Wasser-stoff, Energieträger der Zukunft. Oder?, in: Arbeitgeberverand.de vom 18.11.2019; ARD vom 3.7. und 4.7.2019; Bayrischer Rundfunk vom 17.10.2019; Blach, Bernhard: Wass-erstoff- eine Alternative zur Kohle ?, in: Jahr-buch für Energiepolitik und Montankultur, Revierkohle (Hrsg.), S. 120 ff, Hamburg 2019 und RK-Redaktion vom 16.03.2020

Fotonachweise:

Header: Revierkohle; Shell-Logo 1930: wikimedia commons, GNU, künstl. Veränd-erung: Revierkohle; rechts darunter: Tank-stelle und Auto: technicolors, pixabay.com; Windmühle am Watt: pixabay.com. Montage: Revierkohle; Video: Youtube

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