Wasserstoff ist Käse – probier mal Biogas

Wasserstoff wird als die endgültige Lösung für das Spritproblem angesehen. Es produziert kein CO2 und ist somit der Darling der Umweltschützer. Ganz so einfach ist die Sache allerdings nicht, weil erstens die Bilanz nicht ganz so rosig ist und zweitens alles eine Stange Geld kostet.

Egal woher du kommst und was du tust – der Umweltschutz-Propaganda gewisser Organisationen entkommst du nicht. Ich will jetzt nicht auf alle Grünen Mythen eingehen. Nur auf einen. Den Mythos, dass Wasserstoff angeblich sauberer und besser sein soll als alles andere, um ein Auto anzutreiben und dass es mit Wasserstoff gar keine Umwelt-Thematik gibt ,weil bei der Verbrennung ja nur Wasser entsteht.

Theoretisch ist da nichts Falsches dran. Wasserstoff hat nun einmal keinen Kohlenstoffanteil und kann daher auch kein CO2 (ergo kein Treibhausgas) produzieren. Bei der Verbrennung im Motor verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft. Was entsteht ist reines Wasser. Toll.

Schwer zu lagern ...

Schwer zu lagern …

So weit, so gut. Wasserstoff ist allerdings auch ein Gas und wie alle Gase gibt es das Problem, dass es sich sehr schwer wirtschaftlich speichern lässt. Wie auch beim Erdgas kann man es verflüssigen, um das Volumen zu reduzieren. Das ist aber schon einmal sehr viel teurer als mit Erdgas, weil der Taupunkt von Wasserstoff bei etwa minus 252 Grad Celsius liegt, fast hundert Grad Celsius kälter als Methan (bleiben wir doch bei dieser Bezeichnung für Erdgas für diesen Beitrag).

Schwer zu lagern ist es immer noch. Das Wasserstoffatom ist das kleinste Atom überhaupt und durchdringt fast jedes Material mit der Zeit. Auch in seiner molekularen Form H2 ist er immer noch extrem klein und verursacht daher sehr hohe Permeationsraten. Wasserstoff diffundiert sogar durch Polyethylen und durch glühendes Quarzglas. Dabei dringen die kleinen Wasserstoffmoleküle in Tankwände sowie Leitungen ein. Das macht jedes Material brüchig (Wasserstoffversprödung) und manchmal auch giftig, was nicht unbedingt toll ist, wenn du dein Auto verschrotten willst.

Außerdem muss Wasserstoff erst noch hergestellt werden, weil er so wie wir ihn fürs Auto brauchen in der Natur nicht vorkommt. Er ist daher keine primäre Energiequelle, sondern ein Energieträger den man erst aus einer primären Energiequelle herstellen muss. Das heißt, dass es Energie – also Geld – kostet um ihn herzustellen, und es kostet noch mehr Geld ihn in seiner puren Form zu erhalten.

Meistens verwendet man dazu ohnehin Kohlenwasserstoffe (Methangas) als Grundstock. Das allseits bekannte Verfahren der Elektrolyse von Wasser ist sehr alt, ineffizient und daher teuer und wird außer in der Schule oder in Museen nicht mehr angewandt.

Damit sind wir ohnehin wieder beim guten alten Methan angelangt. Warum sollten wir dann aber Methan-Energie verwenden um Treibstoff überhaupt erst herzustellen, wenn Methan selbst der Treibstoff sein könnte?

Wenn wir das Ganze jetzt einmal mit Methan vergleichen, fällt nur noch ins Gewicht, dass Methan bei der Verbrennung CO2 erzeugt und Wasserstoff nicht. Aber seien wir ehrlich – auch die Herstellung von Wasserstoff erzeugt schon eine beachtliche Menge an CO2 (je nach Prozess) und das muss fairerweise rein in die Kalkulation.

Nur wenn Wasserstoff mit Solarstrom oder Windstrom erzeugt wird (ich beachte jetzt einmal nicht die wahre CO2- Bilanz der Windräder und der Solarzellen) ist er zumindest theoretisch CO2 frei. Dann muss aber noch mit dem sehr unökonomischen Elektrolyseverfahren Wasserstoff aus Wasser gewonnen werden, weil bei der Reformation von Methan auch Kohlenmonoxid in rauen Mengen anfällt.

Aber wenn wir uns den ganzen Aufwand bei der Herstellung und Lagerung von Wasserstoff einmal anschauen, dann sollten wir an einer anderen Quelle denken. Wie wäre es mit Biogas?

Streng genommen wird Biogas hergestellt, indem man organisches Material (Pflanzen, die wuchsen indem sie Kohlendioxid aus der Luft gebunden haben) der Verdauung von Bakterien aussetzt die dann Methan (also Biogas) als Abfallprodukt erzeugen.

Wenn dieses Biogas überdies verbrannt wird, führt man der Luft den durch die Pflanzen vorher entnommenen Kohlenstoff wieder zurück. Das macht aus Biogas im Prinzip einen CO2 neutralen Prozess. Somit ist der angebliche Vorteil des Wasserstoffs beim Teufel.

Wasserstoff at work ...

Wasserstoff at work …

Aber Wasserstoff ist ja auch nur wirklich emmissionsfrei wenn man ihn in einer Brennstoffzelle reformiert und daraus Strom erzeugt, der dann das Auto antreiben soll. Also, noch einmal zum mitschreiben: zuerst erzeugt man Strom (woraus auch immer) um diesen dann unter Verlusten in ein schwer zu lagerndes und hochreaktives, gefährliches Gas zu verwandeln das dann noch einmal unter Verwendung teurer Anlagen und Energie (die auch woher kommen muss) entweder zu verflüssigen, oder aber zu komprimieren damit dieser Wasserstoff dann in ein Auto getankt werden kann, um dort in einer Brennstoffzelle wieder in Strom verwandelt zu werden der dann das Auto antreibt.

Man kann natürlich auch Wasserstoff direkt im Motor mit Umgebungsluft vermischen und so einen klassischeren Verbrennungsmotor antreiben. Dabei entstehen allerdings auch immer Stickoxide (wenn auch nicht viel). Keine Verbrennung läuft perfekt ab und da Stickstoff nun einmal Hauptbestandteil der Umgebungsluft ist und diese als Katalysator bei der Verbrennung genommen wird, gibt es eben Stickoxide. Deswegen ist Wasserstoff dabei nicht emissionsfrei.

Auch Methangas-Verbrennung erzeugt Stickoxide, aber wesentlich weniger als Diesel zum Beispiel. Je nach Verbrennungsart sind es in der Regel etwa 85% weniger als bei Leicht- und Mitteldestillaten. Biogas erzeugt also ohnehin schon sehr wenig Stickoxide.

Wenn man demnach einen Treibstoff hat, der sich CO2-neutral verhält, nur sehr wenig Stickoxide erzeugt wie halt Wasserstoff auch, und gar keinen Feinstaub und Schwefeloxide, dann  verstehe ich nicht warum man sich die technologisch extrem aufwendige und teure Lösung Wasserstoff überhaupt antun sollte.

Jeder Landwirt kann Biogas herstellen. Das ist ein bekannter, sehr gut erprobter und wirtschaftlicher Prozess. Wasserstoff wird normalerweise in einem Dampfreformator unter sehr hohem Druck und sehr hohen Temperaturen hergestellt. Nicht unbedingt der Prozess den man auf einem Bauernhof managen möchte.

Ich will hier nicht als der große Wasserstoff-Spielverderber gelten, aber es wird sehr lange dauern bis die entsprechende Wasserstoff-Infrastruktur existiert. Außerdem kann ich mir nicht vorstellen, dass ein Auto auf Basis einer sehr wenig erprobten Technologie (Brennstoffzelle) billiger sein soll, als auf Basis eines Verbrennungsmotors. Und hier sind wir wieder bei der alten Rechnung – wir machen Umweltschutz, aber alles wird noch einmal ein gutes Stück teurer.

Zu guter Letzt muss man den Wasserstoff unbedingt verflüssigen, wenn man große Fahrzeuge wir zum Beispiel Busse oder Laster damit antreiben will, weil sonst die Energiedichte nicht hoch genug ist. Das schlägt sich auf die Reichweite. Tanks für Wasserstoff unter extrem hohem Druck müssen nicht nur aus exotischen (und teuren) Materialien gebaut werden, sondern auch noch sehr dickwandig sein, was sie extrem schwer macht. Ein Stadtbus wird da schnell einmal zu einem Kampfpanzer, zumindest was das Gewicht anbelangt.

Erdgas (Methan) und LNG (vor allem jenes aus Biogas) sind hier die eindeutig besseren Lösungen. CNG ist eine eingeführte Technologie und mehrere Länder betreiben sehr erfolgreich Verteilerinfrastruktur. LNG ist eine extrem sichere und erprobte Technologie und ist vergleichsweise einfach herzustellen. Keine Chemie, keine Elektrolyse. Es ist hochsauber und als Rohstoff in der Natur verfügbar. Und wir können das jetzt tun und müssen nicht Milliarden investieren ohne zu wissen, ob sich das je rechnen wird.

Rudolf Huber
Founder at Methanumorphosis
Since my tender youth I aspired to be a Homo Universalis better known today as a Polymath (a person who excels in a wide variety of subjects or fields – but not everything).

LNG came into my life as a leftover nobody wanted. My former employer wanted to get into the LNG trade but nobody wanted to go for the hard work attached to the business. So it was mine for the taking. It was a steep learning curve as most of my assumptions were shattered in the process. And I discovered the incredible potency of a chemical compound called CH4 and especially its liquid form.

I innately knew that this stuff would shatter the way we find, produce, transport and consume energy and fuel one day. It just made sense to me to put it into a tank and propel a vehicle replacing diesel in the process.

So here I am – pushing the boundaries and aspiring to be a real Methanist.

For more on me, please visit my LNG blog at www.lng.guru

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