Wasserstoff-Strategie: Wenn U-Boote und Hochöfen grün werden

In Deutschlands U-Boot-Flotte ist die Zukunft bereits angekommen. Die sechs Boote der Klasse 212A sind - neben einem Dieselgenerator - auch mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ausgestattet, die einen Elektromotor mit Energie versorgt. Das hat Vorteile: Der Antrieb ist extrem leise. Außerdem macht er besonders lange und tiefe Tauchfahrten möglich. Als Abfallprodukt fällt pures Wasser an.

Allerdings: Noch wird der verwendete Wasserstoff (H2) fast ausschließlich aus Erdgas hergestellt. Damit ist er nicht klimafreundlich, weil CO2 freigesetzt wird. Das gilt für die U-Boote, aber bisher auch für die anderen Einsatzbereiche: In vielen Städten fahren Brennstoffzellen-Busse, in Niedersachsen sind seit 2018 die ersten Wasserstoffzüge im Linienverkehr im Einsatz.

Die Deutsche Bahn will ihre Dieselzüge ab 2024 nach und nach umrüsten. Eine hochseetaugliche H2-Fähre wird gerade gebaut, erste kleinere Flugzeuge getestet.

Vor allem dann, wenn es um lange Strecken und schwere Lasten geht, setzen Hersteller auf die Zukunft mit Wasserstoff und weniger auf rein batterieelektrische Antriebe. Das hat mit der Energiedichte zu tun, erklärt Karsten Lemmer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

"Je schwerer das Fahrzeug, umso schwerer wird auch die Batterie und umso schwieriger wird es, einen batterieelektrischen Antrieb zu realisieren." Für viele Züge, aber auch den Schwerlastverkehr auf der Straße sei H2 daher "technologisch naheliegend", so Lemmer.

Die Hersteller stehen in den Startlöchern. Im vergangenen September hat zum Beispiel Daimler Trucks den futuristischen Prototypen GenH2 vorgestellt. Er hat eine Reichweite von bis zu 1.000 Kilometern. Mit 400 Kilometern nicht ganz so weit kommt ein serienmäßiger Brennstoffzellen-Schwerlaster von Hyundai, der seit Oktober in der Schweiz im Einsatz ist.

Hyundai ist neben Toyota derzeit der einzige Autobauer, der auch Pkw mit Brennstoffzelle anbietet. Die Autos sind mit Preisen ab 64.000 Euro aber teuer und auch das dürftige Netz von rund 90 Wasserstofftankstellen in Deutschland schreckt viele Kunden ab. H2-Autos sind eine Nische für Liebhaber.

Das ändert sich vermutlich auch dann nicht, wenn sie eines Tages mit klimaneutralem grünen Wasserstoff laufen sollten:

Der Grund: Die Herstellung frisst viel Energie, während bei batteriebetriebenen E-Motoren der Strom direkt genutzt werden kann. Der Wirkungsgrad bei kleinen Autos auf relativ kurzen Strecken ist mit rund 70 Prozent deutlich höher.

Sinnvoller könnte grüner Wasserstoff im Energiesektor eingesetzt werden. Wird er von Windrädern oder Solaranlagen mit überschüssiger Energie erzeugt und gespeichert, könnte er bei Flaute oder bedecktem Himmel zurückverstromt werden und somit für mehr Energiesicherheit sorgen.

Technisch möglich ist auch, den Wasserstoff zu synthetischem Gas (etwa für Wärme) oder synthetischem Kraftstoff weiterzuverarbeiten.

Auch die Industrie schielt auf grünen Wasserstoff - besonders die Chemie- und Stahlbranche, die das Ziel Klimaneutralität ohne H2 wohl nicht erreichen kann. ThyssenKrupp zum Beispiel hat deshalb bereits erste Tests mit Hochöfen gemacht. Langfristig soll komplett auf Wasserstoffbetrieb umgestellt werden.

Für Experte Lemmer ist es keine Frage:

Allerdings müsste bei der Strategie von Beginn an die Koppelung aller Sektoren, also Verkehr, Wärme, Industrie und Strom, mitgedacht werden. "Selbst wenn es in einem einzelnen Bereich nur bedingt sinnvoll scheint", könne die H2-Nutzung dann insgesamt effizient werden.

Lemmer glaubt, dass Wasserstoff bis 2050 "auf breiter Front wettbewerbsfähig" sein könnte. Dazu müssten aber schnell Anlagen für die Produktion im großen Stil gebaut werden. Und noch etwas muss bis dahin stimmen: Die Akzeptanz der Kunden. Ohne die geht es nämlich nicht.  

Mark Hugo ist Redakteur in der ZDF-Umweltredaktion.