Wasserstoff soll der Energieträger der Zukunft werden. Doch über Kosten und Energieaufwand zur Erzeugung wird geschwiegen.
Von Prof. Dr.-Ing. Hans-Günter Appel*)
Die Eigenschaften von Wasserstoff und die Naturgesetze kann man nicht ändern. Sie sind Grundlage für eine sinnvolle Verwendung. Es reicht nicht, Wasserstoff als klimaneutral einzustufen, weil beim Verbrennen nur Wasserdampf entsteht, der klimaneutral sei. Dabei ist die Aussage über Wasserdampf als „klimaneutral“ falsch. Er ist es nicht, denn unser Klima einschließlich der Erdtemperatur werden maßgeblich vom Wasserdampf gesteuert. Dagegen ist der Anteil des Kohlenstoffdioxids (CO2) sehr gering. Wasserstoff als Energieträger kann nicht das Klima retten. Er könnte aber fossile Brennstoffe ersetzen, die zwar noch Jahrhunderte zur Verfügung stehen, aber letztlich doch endlich sind.
Staatliche Zuschüsse für Profiteure
Die Energieverluste und die Kosten für Gewinnen, Transport, Lagern und Nutzen von Wasserstoff sind riesig. Sie werden von unserer Regierung und den meisten Politikern nicht beachtet, weil die nur durch ihre ideologische Brille die Weltklimarettung im Auge haben. Zur Klimarettung, heißt es, seien ambitionierte Maßnahmen erforderlich – eine Umschreibung dessen, dass es der Weg zu einer nicht bezahlbaren und unsicheren Energieversorgung wäre. Trotzdem soll Wasserstoff in Zukunft der Hauptenergieträger werden. Dafür werden jetzt Elektrolyse-Pilotanlagen zum Erzeugen von Wasserstoff mit „grünem“ Strom staatlich finanziert, denn private Investoren finden sich für diese utopische Energiepolitik nicht. Stark unterstützt wird sie dagegen von den Profiteuren dieser Politik, die durch die staatlichen Zuschüsse hohe Gewinne einfahren. Dazu gehört auch Thyssen-Krupp. Der grüne Wirtschaftsminister Habeck hat dem Stahlkonzern gerade einen Milliarden-Zuschuss zum Bau einer Wasserstoff-Direktreduktionsanlage für die Stahlproduktion zugesagt. Offen bleibt, woher der Wasserstoff kommen soll und welche Stahlkosten mit diesem Verfahren zu erwarten sind.
Deutscher Wind- und Solarstrom reichen für den Energiebedarf nicht aus
Inzwischen hat man in den Ministerien ein wenig gerechnet. Die Strommenge für die Wasserstofferzeugung zum Decken des gesamten Energiebedarfs in Deutschland ist so gewaltig, dass sie im Land nicht mit Wind und Sonne gewonnen werden kann. Die Fläche in Deutschland reicht dafür nicht aus. So sollen nun 70 Prozent des Wasserstoffs mittels Sonnenstrom in den wolkenarmen Wüstengebieten der Erde erzeugt und nach Deutschland verschifft werden.
Die Verluste beim Wasserstoff-Import
Diese Idee könnte zu einem Nullsummenspiel werden. Das heißt, der gesamte Solarstrom geht auf den Weg zum Verbraucher verloren. Die Elektrolyse frisst bereits 40 Prozent. (Die Chinesen geben für ihre Elektrolysen-Anlagen sogar 50 Prozent an). Hinzu kommen Verluste zum Aufbereiten des Wassers (Die Elektrolysen brauchen Reinstwasser, das in den wasserarmen Wüsten durch Meerwasser-Entsalzung gewonnen werden müsste), ferner die Verluste zum Verflüssigen des Wasserstoffs (21 K = – 252 °C), die Verluste beim Transport in Tankern für flüssigen Wasserstoff (mit dem 23-fach größeren Volumen als verflüssigtes Erdgas) sowie
Dichte, Brennwert und Volumen der Energieträger Wasserstoff, Erdgas und Erdöl
Wasserstoff | Erdgas | Erdöl | |||
Temperatur in ° C | 20 | -252 | 20 | -161 | 20 |
Zustand | Gas | flüssig | Gas | flüssig | flüssig |
Dichte kg/m³ | 0,09 | 70,9 | 0,8 | 450 | 800 |
Brennwert kWh/m³ | 3,5 | 279 | 11 | 6500 | 9500 |
Volumen m³/1.000 kWh | 285 | 3,58 | 91 | 0,154 | 0,105 |
die Verluste beim Verdampfen, Transport und Lagern in Deutschland (3-faches Gasvolumen von Erdgas). Nach Berechnungen vom Stromverbraucherschutz NAEB**) summieren sich die Verluste, bis der Wasserstoff den Verbraucher erreicht, auf mindestens 80 Prozent.
Ammoniak ist keine Lösung
Es ist unwirtschaftlich, Wasserstoff wegen seines niedrigen Siedepunkts zu verflüssigen. In Wilhelmshaven, das sich für den Wasserstoff-Import stark macht, werden daher Pläne geschmiedet, den Wasserstoff nach dem Haber-Bosch-Verfahren an Stickstoff zu Ammoniak (NH3) zu binden. Ammoniak siedet bei -33 Grad Celsius und kann nach Verflüssigung mit vorhandenen Gas-Tankern transportiert werden. Flüssiges Ammoniak hat einen Brennwert von 3,3 kWh/Liter und damit ein 3-mal höheres Transportvolumen als das von Benzin und Diesel (Brennwert ca. 10 kWh/Liter). Ammoniak kann direkt als Brenn- und Treibstoff verwendet werden. Doch die Verbrennung ist nicht vollständig. Die Abgase enthalten noch Ammoniak mit dem stechenden Geruch, der eine Abgasreinigung erfordert. Auch für die Ammoniak-Synthese geht viel Energie verloren. Das Verfahren läuft unter Druck bei etwa 400 Grad Celsius.
Es gibt inzwischen glaubhafte Berechnungen von Fachleuten im Internet, die die gesamten Energieverluste zum Erzeugen von Wasserstoff in der Sahara und in der arabischen Wüste bis hin zum Endverbraucher in Deutschland ermittelt haben. Sie übertreffen die Stromerzeugung, wenn der Energieaufwand für den Bau und Betrieb der notwendigen Anlagen mit eingerechnet wird. Die Idee, Energie aus der Sahara, an Wasserstoff gebunden, in Deutschland zu nutzen, könnte folglich ein Nullsummenspiel werden.
Wasserstoffverluste durch Diffusion
Politisch bisher nicht bewertet wurde die Eigenschaft des Wasserstoffs, dass er das leichteste Element mit dem geringsten Atomdurchmesser ist. Die kleinen Atome können durch Metalle und Kunststoffe diffundieren. Diffusion ist ein Platzwechsel von Atomen oder Molekülen durch Wärmeschwingungen. Diffusion ist ein langsamer Prozess. Durch steigende Temperatur wird er beschleunigt. Wegen der Diffusion pflegt Wasserstoff aus unter Druck stehenden Gasleitungen und Tanks zu entweichen. Füllt man normale Autotanks für Gas mit Wasserstoff, ist die Hälfte in wenigen Wochen durch Diffusion verschwunden. Wieviel Wasserstoff beim Lagern in Salzkavernen durch Diffusion in den Salzstock verloren geht, ist nicht bekannt. Im Kavernenfeld Etzel bei Wilhelmshaven finden dazu erste Erprobungen statt. Die Lagerung in Salzkavernen ist aber schon fest geplant.
Durch Diffusion sprödes Metall von Leitungen und Tanks kann wie Glas brechen
Kritisch wird es, wenn zwei diffundierende Wasserstoffatome in Gitterfehlstellen von Metallen zusammenkommen und sich zum H2-Molekül vereinigen. Das Molekül ist zu groß, um weiter zu diffundieren. Es blockiert Gleitebenen. Eine plastische Verformung ist nicht mehr möglich. Das Metall wird spröde und kann wie Glas brechen. Kommen in einer Fehlstelle mehrere Moleküle zusammen, bilden sie eine kleine Gasblase mit extrem hohem Druck, der zu inneren Spannungen bis hin zum Bruch führt. Es sind schon große Bauwerke durch Wasserstoff-Versprödung zusammengebrochen. Beim Transport und Lagerung muss auch mit der Wasserstoff-Versprödung gerechnet werden.
Energiekosten und Folgen werden verschwiegen
Über die Kosten der Energieversorgung mit Wasserstoff wird geschwiegen. Eine Zahl kann man sofort nennen. Wenn es stimmt, dass der gesamte Solar-Wüstenstrom bis zum Erreichen des Endverbrauchers aufgebraucht ist, steigt der Strompreis auf Unendlich. Dieser Zustand wird sicher nicht erreicht, weil vorher unsere Lebensgrundlage zusammenbricht.
Strom mittels Wasserstoff verteuert den Strom massiv
Sicher ist, Wasserstoff als Energieträger verteuert Strom massiv. Die noch vorhandene Industrie wird noch schneller abwandern oder ihre Betriebe noch schneller schließen. Die Energiekosten sind der Schlüssel zu einer prosperierenden Wirtschaft. Mit der derzeitigen grünen Energiepolitik der steigenden Preise in noch ungewisse Höhen gehen Arbeitsplätze und Industriebetriebe verloren. Der Niedergang läuft. Dank der grünen Energiepolitik wird Deutschland deindustrialisiert.
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*) Professor Dr. Ing. Hans-Günter Appel ist Mitglied im Stromverbraucherschutz NAEB e.V. und dort zuständig für dessen öffentliche Mitteilungen. Auch ich gehöre diesem Verein seit Beginn an.
**) Die NAEB-Web-Seite finden Sie hier www.naeb.de und die NAEB-Pressemitteilungen hier. Wer sich als Energiewende-Opfer sieht (das sind die meisten), sollte NAEB unterstützen, indem er Mitglied wird. Je mehr Mitglieder, umso durchsetzungsfähiger gegen die Energiewende-Politik kann der Verein auftreten. Ein Beitrittsformular finden Sie hier. NAEB ist ein Zusammenschluss von Energiefachleuten, die über Jahrzehnte an einer sicheren Energieversorgung in Deutschland mitgewirkt haben.
Elektrischer Strom ist für Unternehmen nach den Personalkosten ein ebenfalls großer Kostenbestandteil der deutschen Volkswirtschaft. Das EEG (Erneuerbare-Energien- Gesetz zur Einspeisung alternativer Energien, denn erneuerbare gibt es nicht) hat die direkten und indirekten Stromkosten wesentlich erhöht. Strom aus Windenergie oder Fotovoltaik ins Stromnetz einzuspeisen, ist physikalisch und wirtschaftlich unsinnig. Die Netzstabilität leidet dramatisch, und auf Kosten von Stromkunden findet eine finanzielle Umverteilung zugunsten der Renditen von Windkraft- und Voltaikanlagen-Betreibern statt. Der Stromverbraucherschutz NAEB e.V. klärt über die per Gesetz geschaffenen, interventionistischen Strukturen auf.