Den überschüssigen „grünen“ Strom speichern? Geht nicht. Aber über die Umwandlung in Wasserstoff wäre es theoretisch möglich – Die Besonderheiten des Wasserstoffs – Verwendet bisher nur für chemische Prozesse – Das Gewinnen von reinem Wasserstoff mittels Elektrolyse – Für den täglichen Gebrauch von Wasserstoff sind Hochdrucktanks nötig – Weil Wasserstoff-Atome durch alle Metalle diffundieren, müssen es Spezialtanks sein – Das bestehende Erdgasleitungsnetz taugt für den Wasserstofftransport nicht – Was gerne verschwiegen wird: Wasserstoff ist hochentzündlich – Das geplante Speichern von Wasserstoff in norddeutschen Kavernen – Was die Stromerzeugung mit Wasserstoff kostet: für den Verbraucher je kWh über 100 Cent – Nicht zu vergessen: der hohe Bedarf an sauberem Wasser – Der Energiewende-Fanatiker Deutschland verrennt sich
Die fanatischen Klimaschützer wollen mit Wasserstoff ihre Energiewende retten. Energiewende? So nennen sie die Stromversorgung ganz ohne Erdöl, Erdgas, Kohle und Kernenergie, sondern fast nur mit Windkraft und Sonnenschein. Das hat aber einen Haken. Dummerweise gibt es nämlich Tages- und Jahreszeiten mit geringem Stromverbrauch, aber gleichzeitig mit zu viel Wind und zu viel Sonne. Dann schießt die Erzeugung von Wind- und Solarstrom über den Bedarf hinaus. Dieses Ungleichgewicht zwischen eingespeister und entnommener Leistung stört die Frequenzstabilität des Stromnetzes bis zum Netzzusammenbruch ganz gewaltig. Und wenn das Netz zusammenbricht, bricht auch die Stromversorgung zusammen.
Den überschüssigen „grünen“ Strom speichern? Geht nicht. Aber über die Umwandlung in Wasserstoff wäre es theoretisch möglich
Was mit dem zeitweilig überschüssigen Energiewende-Strom also tun? Werden Kohle, Erdöl und Erdgas zeitweilig nicht gebraucht, kann man sie bis zur weiteren Verwendung irgendwie aufbewahren, sprich: auf Lager nehmen, speichern. Mit Strom geht das nicht. Erzeugter Strom muss aus technisch-physikalischen Gründen immer gleich verbraucht werden. Das hat der eine und andere Klimaschutzpolitiker anfangs gar nicht gewusst. Jedenfalls kann man Strom nicht direkt speichern. Das geht nur indirekt. Will man ihn also lagerfähig machen, muss man ihn in ein anderes energiehaltiges Element umwandeln – zum Beispiel in energiereichen Wasserstoff. Es ist eine Umwandlung von elektrischer Energie in die chemische Energie des Wasserstoffs.
Die Rückverwandlung des gespeicherten Wasserstoffs in Strom
Mit dem überschüssigen Strom aus Wind- und Sonnenkraft lässt sich Wasserstoff im Elektrolyseverfahren herstellen. Dabei ist allerdings Tatsache, dass sich eine Elektrolyse bei häufigem Stromstärkenwechsel als Folge unbeständigen Windes und Sonnenscheins nur sehr bedingt eignet. Immerhin, der so gewonnene Wasserstoff ist speicherfähig – sei es als Gas, sei es extrem tiefgekühlt in flüssiger Form – und soll dann¸ wenn Strom aus Wind- und Solarkraftwerken nicht ausreichend zur Verfügung steht (zu wenig Wind, zu wenig Sonne, Dunkelflaute), in Strom zurückverwandelt werden, soll also in Kraftwerken verbrannt werden, Wasser aufheizen, Dampf erzeugen, Turbinen antreiben, Stromgeneratoren in Bewegung setzen. Man kann dann mit ihm wieder Strom erzeugen – je nach Bedarf.
Aber Wasserstoff soll inzwischen auch mehr sein als nur Speichermedium
Längst aber ist Wasserstoff auch zur direkten und ständigen Nutzung vorgesehen. Er soll mehr sein als nur Speichermedium für Stromausfälle bei Flaute und fehlendem Sonnenschein. Der mit Wind-, Solar- und „Biogas“strom erzeugte Wasserstoff soll fossile Treibstoffe (wie Benzin und Diesel) ohnehin weitestgehend ersetzen. Dieser so genannte „grüne“ Wasserstoff soll künftig auch Autos, Züge und Flugzeuge antreiben sowie Wohnungen warmhalten. Er soll also ersetzen, was für die Netzstabilität bisher die herkömmlichen Kraftwerke leisten, und nicht bloß einspringen, sobald Wind und Sonne für den Strombedarf ausfallen.
Die Besonderheiten des Wasserstoffs
Wasserstoff ist ein farbloses Gas. Er wird bei minus 253 Grad Celsius flüssig und bei minus 259 Grad Celsius fest. Er ist das leichteste Element mit dem kleinsten Atomdurchmesser und dem höchsten Energiegehalt je Gewichtseinheit. Er liefert 33.3 Kilowattstunden je Kilogramm (kWh/kg). Das ist 2,6-fache von einem Kilogramm Benzin und das 2,8-fache von einem Kilogramm Diesel. Aber als Gas hat es ein mehrfach größeres Volumen als Benzin. Selbst im flüssigen Zustand ist das Volumen von Wasserstoff für den gleichen Energieinhalt verglichen mit Benzin 3,9mal so groß, verglichen mit Diesel 4,1mal so groß.
Für den täglichen Gebrauch von Wasserstoff sind Hochdrucktanks nötig
Doch ist der flüssige Zustand wegen seiner extrem tiefen Temperatur von minus 253 Grad Celsius für den täglichen Gebrauch nicht geeignet. Deshalb verkleinert man sein Gas-Volumen durch hohen Druck. Aber selbst bei einem Druck von 700 bar ist sein Volumen noch rund 10mal so groß wie das von Benzin und Diesel. Außerdem: Bei 700 bar braucht man Hochdrucktanks. Ein solcher Tank mit einem Fassungsvermögen von 125 Litern ist mit seinen 125 Kilogramm ein Schwergewicht, fasst aber beim Druck von 700 bar nur 5 Kilogramm Wasserstoff und damit die Energiemenge von nur 13 Litern Benzin.
Weil Wasserstoff-Atome durch alle Metalle diffundieren, müssen es Spezialtanks sein
Wasserstoff (Näheres hier) ist das bei weitem kleinste Molekül. Deshalb dringt es überall durch, diffundiert also leicht. Diffusion ist ein Platzwechsel von Atomen oder von Molekülen durch Wärmeschwingung. Die kleinen Moleküle diffundieren in den Zwischenräumen der viel größeren Metallatome vom hohen Innendruck nach außen. Die kleinen Wasserstoffmoleküle diffundieren durch alle Metalle. Normale Metalltanks können so innerhalb von einigen Wochen mehr als die Hälfte ihres Wasserstoffinhalts verlieren. Deshalb wurden aufwändige Tanks aus Werkstoffen entwickelt, die die Diffusion weitgehend verhindern, wenn auch nicht völlig.
Das Gewinnen von reinem Wasserstoff mittels Elektrolyse
Molekularer Wasserstoff (chemisch H2) kommt in der Natur nur in Verbindungen mit anderen Elementen vor, zum Beispiel im Wasser (H2O). Also müssen wir reinen Wasserstoff, den wir nutzen wollen, selbst erzeugen, und das erfordert eine Menge Energie. Verfahren dafür gibt es etliche. Seit mehr als hundert Jahren bekannt ist die Wasserelektrolyse. Leitet man Gleichstrom durch Wasser, dann entwickelt sich an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff. Dieses Verfahren ist das einzige relevante Verfahren, wird aber bisher fast nur im Labor angewendet, weil es bei großtechnischer Anwendung einige Probleme mit sich bringt. Zwar gibt es noch weitere Möglichkeiten, Wasserstoff zu erzeugen, doch haben sie nur geringe Bedeutung.
Das bestehende Erdgasleitungsnetz taugt für den Wasserstofftransport nicht
Um reinen Wasserstoff mittels Elektrolyse herzustellen, braucht man Elektrolyse-Apparaturen (Elektrolyseure, Näheres hier und hier) und viel Strom. Die Elektrolyse läuft mit Gleichstrom niedriger Spannung und hoher Stromstärke. Dazu kommen Verdichter, Verflüssiger, Vergaser, Transportleitungen (Pipelines), Tiefkühlschiffe und Speicher. Alles das ist ebenfalls stromintensiv. Dazu kommt: Das bestehende Netz der Erdgas-Rohrleitungen ist für den Wasserstofftransport wegen der Diffusion nicht verwendbar. Es müssten also neue, viel dickere, für Hochdruck geeignete Spezialrohre verlegt werden.
Wasserstoff bisher nur verwendet für chemische Prozesse
An Wasserstoff jährlich erzeugt werden weltweit rund 30 Millionen Tonnen. Mit dieser Menge könnte man gerade 1 Prozent des Weltstrombedarfs decken. Doch ist Wasserstoff für die Stromversorgung offensichtlich unwirtschaftlich, sonst würde er längst dafür eingesetzt worden sein. Verwendet wird er aber für viele chemische Prozesse, darunter zur Herstellung von Dünger und zum Härten von Fetten für Margarine. Notwendig ist er zur Kohlehydrierung, um flüssige Treibstoffe zu gewinnen. Dieser Prozess ist jedoch gegenüber Treibstoffen aus Erdöl unwirtschaftlich.
Was gerne verschwiegen wird
Gerne verschwiegen wird in der öffentlichen Diskussion eine besondere Gefahr. Kommt der ohnehin hochentzündliche Wasserstoff mit Luft zusammen, entsteht ein hochexplosives Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisch, Knallgas genannt. Diese Bezeichnung klingt viel zu harmlos. Denn wenn Wasserstoff schon nur 5 Prozent Sauerstoff enthält, kommt es bei einer Temperatur von 50 Grad Celsius zur Selbstentzündung. In bleibender Erinnerung ist die katastrophale Explosion des Luftschiffes „Hindenburg“ 1937 in Lakehurst (hier). 2019 ist es in einer Tankstation im südkoreanischen Gangneung durch Diffusion in einem 40.000-Liter-Tank zu einer Knallgas-Explosion gekommen (hier). 2021 ist das erste Wasserstoff-Transportschiff „Suiso Frontier“ auf seiner Jungfernfahrt mit 1250 Kubikmeter Wasserstoff an Bord nur knapp einer Katastrophe entronnen; dank beherzt-schnellem Eingriff der Schiffsbesatzung ist das Unglück glimpflich verlaufen. Warum der Wasserstofftransport per Schiff keine gute Idee ist, ist hier zu lesen. Für den Transport von Wasserstoff nicht geeignet sind die „normalen“ LNG-Schiffe, auch nicht in Zukunft.
Das geplante Speichern von Wasserstoff in norddeutschen Kavernen
Dieses Knallgas-Risiko ist auch beim Speichern des Wasserstoffs zu berücksichtigen. Im Projekt „INES“ aller Kavernen-Speicher-Betreiber in Deutschland soll Wasserstoff großvolumig in Kavernen gespeichert werden wie bisher Öl und Gas. Wenn Deutschland nur ein Drittel seines Jahresbedarfes an Energie bevorraten will, allein schon als normale Reserve, nicht auch als Ersatz für zu wenig Sonne und Wind, würden zwei Millionen Kavernen in den norddeutschen Salzstöcken gebraucht, um sie mit je 250.000 Kubikmeter Wasserstoff zu füllen. Das würde diese Region zu einer mit Wasserstoff gefüllten Höhlenlandschaft machen und einem Knallgas-Risiko aussetzen. Das wird sich allerdings beherrschen lassen wie auch andere Risiken mit gefährlichen Stoffen. Und wenn eine von den vielen Kavernen wegen einer Undichtigkeit in die Luft geht, dann geht nicht ganz Norddeutschland in die Luft. Aber als ein zusätzliches Risiko muss es bewusst sein.
Was die Stromerzeugung mit Wasserstoff kostet: für den Verbraucher je kWh über 100 Cent
Das Umschwenken der Energieversorgung auf Wasserstoff ist unwirtschaftlich und treibt den Strompreis in unbezahlbare Höhen. Allein die Stromverluste bei den Energieumwandlungen verdreifachen die gezahlte Vergütung. Hinzukommen die Kosten für die Elektrolyse, die großen Gasspeicher und die Gaskraftwerke, die viel Energie in kurzer Zeit umsetzen müssen, denn die Starkwindzeiten bringen viel Energie in wenigen Stunden des Jahres. Es sind große und damit teure Anlagen, die die meiste Zeit stillstehen. Deren Kapital- und Betriebskosten je umgesetzter Kilowattstunde sind vielfach höher als bei einem kontinuierlichen Betrieb. Die reinen Kosten dürften für den wieder eingespeisten Strom deutlich über 50 Ct/kWh liegen. Hinzu kommen dann noch die Kosten für die Verteilung, die Netzgebühren, die staatlichen Abgaben und auf dies alles die Mehrwertsteuer. Damit liegt der Endpreis für die Bürger wohl deutlich über 100 Cent/kWh. Heute sind es etwa 40 Cent/kWh.
Je mehr Wasserstoff für immer mehr Bereiche umso mehr Umwandlungsverluste an Energie
Erst recht unwirtschaftlich ist die angestrebte Verwendung von Wasserstoff aus Wind- und Sonnenenergie zur Stromversorgung für sämtliche vorgesehenen Bereiche, also auch für PKW, LKW, Bahnen, Raumheizung und für die Stahlproduktion. Auch geht bei jeder Umwandlung von Energie (hier: Wind- und Solarstrom) in eine andere Energieform (hier: Wasserstoff) und in die nächste oder zurück in die frühere Energie zu viel Energie verloren. Umwandlungen verringern den Wirkungsgrad erheblich und kosten viel Geld.
Die Elektrolyse verlangt ein kontinuierliches Verfahren, das Unterbrechungen nicht toleriert
Hinzu kommt ein wichtiger technischer Grund. Die Elektrolyse ist für einen Start-Stopp-Betrieb nicht geeignet, sie ist ein kontinuierliches Verfahren, das Unterbrechungen nicht toleriert. Der intermittierende Flatterstrom erzwingt jedoch ein häufiges Anfahren und Abschalten. Dadurch entstehen Verunreinigungen durch das Gas in der Elektrolyt-Lösung, der Wirkungsgrad sinkt. Zum Wiederanlauf kann ein aufwändiges Spülen der Anlage erforderlich sein. Ein Wiederanlauf ist zudem erst dann ratsam, wenn die Prozesstemperatur wieder erreicht ist.
Nicht zu vergessen: der hohe Bedarf an sauberem Wasser
Dass man für die Elektrolyse auch noch sauberes Wasser benötigt, sollte nicht vergessen werden, nur für den eigentlichen Prozess sind es 9 Kilogramm Wasser als Ausgangmaterial je 1 Kilogramm gewonnenen Wasserstoffes. Etwas griffiger: Für die Versorgung der 50 „Jumbos“ eines Tages am Flughafen Frankfurt mit Wasserstoff müsste man 22.500 Kubikmeter sauberes Wasser und die Energie von acht Kraftwerken von je 1 GW einsetzen.
Bedarfsloser Zufallsstrom und staatliche Intervention
Bereits jetzt fallen bei Starkwind und viel Sonnenschein Überschüsse von Wind- und Solarstrom an. Dieser bedarfslose Zufallsstrom muss nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) zunächst teuer mit rund 8 Cent/Kilowattstunde (Ct/kWh) vergütet werden, während Braunkohlestrom für 3 Ct/kWh erzeugt wird. Das ist der eine interventionistische Eingriff. Mit diesem überteuerten und (weil ohne Bedarf) an sich wertlosen Überschuss-Strom soll nun mittels Elektrolyse Wasserstoff erzeugt werden, um ihn dann, wenn es bei Flaute und Dunkelheit an Wind- und Solarstrom mangelt, wieder in Strom zurückverwandeln. Das ist der weitere staatliche Eingriff in den Markt.
Deutschlands Fläche ist für die Vollversorgung mit „grünem“ Strom bei weitem zu klein
Wie Überschlagsrechnungen zeigen, sind in Deutschland die Flächen zu klein, um jene Mengen an Zufallsstrom durch Wind und Sonnenschein zu gewinnen, die für die Stromversorgung gebraucht werden. Doch die Energiewende-Diktatoren sind wie verblendet und faktenresistent. Landräte und Bürgermeister folgen ihnen. Statt den Sinn zu hinterfragen, spekulieren sie auf Zuschüsse aus Landesmitteln oder Bundesmitteln. So werden Steuergelder vergeudet, die dringend woanders gebraucht werden: für wirkliche staatliche Aufgaben, darunter für Investitionen in Straßen, Brücken, Schienenverkehr, sonstige Infrastruktur und deren Instandhaltung. Die Antwort auf die Frage „Mit Wasserstoff die Energiewende retten?“ lautet: Finger weg davon. Der Schaden der Energiewendepolitik darf nicht noch größer werden.
Das Fazit
Mit Wasserstoff wie politisch geplant wird die Energiewende noch irrealer und für die Bürger in Deutschland noch teurer als schon jetzt. Die Stromerzeugungskosten würden auf über 100 Cent je Kilowattstunde steigen anstelle von rund 3 bis 5 Cent im Jahr 2000. Die Verbraucherpreise für Strom würden über 200 Cent betragen anstelle von heute rund 40 Cent und rund 10 Cent vor 23 Jahren. Der Grund sind die hohen Verluste, die wegen der vielen Umwandlungen und Transporte entstehen, und wegen der CO2-Steuer. In ihrer Höhe noch unbekannt sind die Kosten von „E-Fuels“ und von Kerosin-Ersatz. Aber sehr ausführliche Informationen über Synthetische Kraftstoffe findet man von Dr Dieter Humpich hier. Die Wasserstoff-Kraftwerke und wasserstoff-fähigen Flugzeugturbinen gibt es noch nicht.
Der Energiewende-Fanatiker Deutschland verrennt sich
Deutschland als global einziger Energiewende-Fanatiker verrennt sich mit seinen Wasserstoffvorhaben gründlich und zusätzlich. Wasserstoff hat etliche Probleme wegen seiner physikalischen Eigenschaften. Es ist zu teuer, ihn zu produzieren. Es ist zu teuer, ihn zu speichern. Es ist zu teuer, ihn umzuwandeln. Es ist noch teurer, ihn sicher zu transportieren, weil er in flüssiger Form sehr tiefgekühlt sein muss. Dabei gibt es eine weit günstigere Alternative. Ebendie gibt Deutschland ohne Sinn und Verstand auf. Die CO2-Mär ist ein groß angelegter globaler Betrug, der vorgebliche Klimaschutz nicht möglich und ebenfalls ein Betrug.
Eine alte ökonomische Lehrweisheit zu staatlicher Intervention bestätigt sich aufs Neue
Wenn staatliche Politik in den Wirtschaftsablauf interveniert, bestätigt sich, was frühere Ökonomen einst als Erfahrungswissen warnend gelehrt haben: Der ersten Intervention folgen zwangsläufig immer weitere. Zu vieles bedenken die Interventionisten nicht und können es auch nicht bedenken. Stets ist ihr Wissen zu unvollständig, die Folgenabschätzung zu ungenau, nicht absehbar genug oder gar falsch. Auf jede staatliche Intervention reagieren die Unternehmen und die Menschen zu unterschiedlich und in zu vielfacher Weise. Sie nutzen sie aus oder weichen ihr aus oder reagieren überhaupt nicht. Und schon beeilen sich die Interventionisten nachzujustieren. So entsteht eine Maßnahme nach der anderen und wuchert aus zu einem bürokratischen Monster. Produktive Arbeitsplätze werden behindert bis zerstört, unproduktive Arbeitsplätze in der Bürokratie von Staat und Unternehmen breiten sich dagegen aus wie Metastasen bei Krebserkrankung, unnötig höhere Kosten sind die Folge – bis die Regulierung in sich zusammenbricht, aber erst eines fernen Tages.
Interventionsergebnis: eine Orgie an Bürokratie sowie schwere und nachhaltige Zerstörungen
Gelehrt wird dieses ökonomische Erfahrungswissen als Warnung an den Staat – theoretisch untermauert von dem Ökonomen Ludwig von Mises (1881-1973) – heute so gut wie nicht mehr, und würde es noch gelehrt, würde das die Interventionisten keinen Deut scheren. Wie sehr es weiterhin zutrifft und Bestand hat, beweisen die Altparteien nun schon seit den 1980er Jahren aufs Neue mit der Energiewende. Einiges spricht dafür, dass zumindest ein Teil ihrer Politiker in die Orgie dieser Interventionsbürokratie nicht unbeabsichtigt hineingeschlittert ist, sondern es genauso gewollt hat. So richten sie mit der Energiewende ein heilloses Durcheinander und schwere, nachhaltige Zerstörungen an und machen unverdrossen weiter. Unabhängigen und unbefangenen Fachleuten stehen, wie ihre Analysen und Kommentare zeigen, die Haare zu Berge. Nur Bundesregierung, alle ergrünten Altparteien, alle Energiewende-Profiteure und die Wasserstoff-Lobby sind hellauf begeistert.
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Gestützt habe ich diesen Beitrag – neben den Hinweisen im Text – auf Ausarbeitungen des Vereins NAEB Stromverbraucherschutz, dem ich seit Gründung angehöre, auf Texte von NAEB-Mitglied Prof. Dr. Ing. Hans-Günter Appel, auf ein Positionspapier vom Landesfachausschuss Klima und Energie der AfD Schleswig-Holstein, dem ich ebenfalls seit Beginn angehöre, sowie auf frühere Beiträge von mir selbst.