Schifffahrt, Luftverkehr und Industrie: wie grüner Wasserstoff ganze Industriezweige dekarbonisieren kann

Das Klimaschutzpaket der EU sieht es vor: Europa soll bis 2050 klimaneutral werden, und bereits bis 2030 sollen die Treibhausgase um 55 % im Vergleich zum Jahr 1990 reduziert werden. Ambitionierte Ziele, die es nicht zuletzt für große Verkehrs- und Industriezweige zu erreichen gilt. Grüner Wasserstoff geht als einer der vielversprechendsten Kandidaten ins Rennen um das Erreichen der Klimaziele – ob als Treibstoff, Energieträger oder Grundstoff für Fertigungsprozesse. Cyril Dufau-Sansot, CEO des Wiesbadener Unternehmens Hy2gen, weiß, wie die einzelnen Branchen vom klimaneutralen Gas profitieren können. Hy2gen gehört zu den Marktführern im Segment grüner Wasserstoff und sammelte kürzlich 200 Mio. Euro Investor:innengelder für zukünftige Projekte ein.

Wasserstoff ist als Treibstoff oder in Fertigungsprozessen der Industrie kein unbekanntes Element. Bereits in den 1990er-Jahren wurde in der Schweiz daran geforscht, wie die Technologie zur Umwandlung des Energiesystems eingesetzt werden könnte. Auch per Brennstoffzelle angetriebene Wasserstoffautos rollen nicht erst seit gestern auf den Straßen. Die batteriebetriebene E-Mobilität hat die Wasserstofftechnologie auf der Straße mittlerweile aufgrund deutlich höherer Effizienz obsolet gemacht. Für andere Bereiche ist Wasserstoff jedoch weitestgehend alternativlos, sollen diese auf Klimaneutralität umgestellt werden. Wichtig dabei: Der Wasserstoff muss grün gelabelt sein. Das heißt, der Strom, der notwendig ist, um mittels Elektrolyse aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen, muss zu 100 % aus regenerativen Quellen stammen. Anschließend wird der Wasserstoff in eine Brennstoffzelle geführt, die ihn in Energie umwandelt und in eine Batterie einspeist, welche wiederum einen Motor antreibt. Die Krux dabei: Um Wasserstoff komplikationsfrei und in großen Mengen transportieren zu können, muss er verflüssigt und bei extrem niedrigen Temperaturen um die minus 253° C gelagert werden. Es erfordert also Lösungen, wie Wasserstoff mit aktuellen technischen Mitteln wirtschaftlich genutzt werden kann. Dazu bieten sich die Derivate von Wasserstoff, sogenannte E-Fuels, an.

Ammoniak und E-Methanol als Treibstoffe in der Schifffahrt

Ammoniak, bisher vor allem aus der Düngeindustrie bekannt, wird weltweit günstig gehandelt. Das farblose, stechend riechende und toxische Gas wird mittels Haber-Bosch-Verfahren aus Stickstoff und Wasserstoff gewonnen. Hinsichtlich der Lagerung ist es deutlich praktischer als Wasserstoff, da es bereits bei Temperaturen um die minus 33,6° C flüssig wird. Zudem werden zur Lagerung keine Hochdrucktanks benötigt, und bestehende Bunkersysteme auf Schiffen können mit geringen Modifikationen verwendet werden. Das Entflammungsrisiko bei flüssiger Lagerung geht gegen null. Bei der Verbrennung ist Ammoniak kohlenstofffrei, und der Stoff zerfällt in die Ursprungselemente Stickstoff und Wasser. MAN Energy Solutions und Samsung Heavy Industries konzipieren aktuell den ersten mit Ammoniak betriebenen Öltanker. Der zweite Hoffnungsträger im Schiffsverkehr ist E-Methanol, das aus Synthesegas hergestellt wird. Dieses setzt sich aus grünem Wasserstoff und biogenem Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid zusammen. Im Vergleich zu Ammoniak müssen keine aufwendigen Handling-Prozesse beachtet werden, denn der Stoff ist flüssig und von geringer Toxizität. Vorsicht ist bei Kontakt mit Hitze oder Feuer angesagt: Der Flammpunkt liegt bei 12° C. Der Einsatz von E-Methanol in sogenannten Dual Fuel Methanol Engines, also Motoren, die auch mit Schiffsdiesel betrieben werden können, ist bereits Realität. Im Juni 2021 hatte die dänische Unternehmensgruppe Maersk ein 2.100 Container fassendes Schiff geordert, das 2023 in Betrieb gehen soll.

Sustainable Aviation Fuel (SAF) für den Flugverkehr

Was auf Schiffen problemlos funktioniert, kann auf Flugzeuge nicht einfach übertragen werden: Brennstoffzellen und Lagerungstanks benötigen viel Platz. Im engen Flugzeugrumpf ist der jedoch Mangelware. Hier liefern synthetische Kraftstoffe, die mittels Fischer-Tropsch-Verfahren aus Wasserstoff und Kohlendioxid gewonnen und anschließend in Raffinerien veredelt werden, eine Alternative. Die Umwandlung von Strom in einen Flüssigkraftstoff wird auch Power-to-Liquid (PtL) genannt. Der Gesetzgeber sieht bis 2026 eine Beimischungsquote von E-Kerosin zum herkömmlichen Kerosin von 0,5 % vor, ähnlich wie bei E10 an der Tankstelle.

Denn E-Kerosin kann zwar ohne Umrüstung bestehender Flugzeugmotoren zu 100 % getankt werden, ist in der benötigten Menge jedoch zum aktuellen Zeitpunkt nicht verfügbar. E-Kerosin verbrennt zwar nicht klimaneutral, und es entstehen immer noch Emissionen, allerdings wird dabei nur so viel CO2 freigesetzt, wie zur Herstellung auch verwendet wurde, was E-Kerosin CO2-frei macht.

Industrie setzt auf Ammoniak und E-Methanol als Energieträger und Grundstoff zur Produktion

Vor allem die Stahl- und die Chemieindustrie können von den Derivaten aus grünem Wasserstoff profitieren. Aufgrund ihrer günstigen Transport- und Lagereigenschaften können grünes Ammoniak und E-Methanol als Energieträger für die Stahlindustrie genutzt werden. Ebenso gibt es durch den industriellen Einsatz von Ammoniak, etwa als Düngemittel, eine bereits sehr gut ausgebaute Infrastruktur, was sich ebenfalls günstig auf den Transport auswirkt. In der Chemie kommt E-Methanol zur Produktion von chemischen Grundstoffen und Konsumgütern wie Farben zum Einsatz. Neben der zuvor erwähnten Verwendung als Düngemittel eignet sich Ammoniak auch als Basis für Reinigungsprodukte. Zudem profitieren Unternehmen und Haushalte, die um Industrieanlagen herum angesiedelt sind, denn die durch die Verbrennung freigesetzte Energie kann als Abwärme ins Nahwärmenetz eingespeist werden.

Industrie und Politik müssen an einem Strang ziehen

Hy2gen-CEO Cyril Dufau-Sansot rechnet mit der Wettbewerbsfähigkeit von grünem Ammoniak zwischen 2030 und 2040 und mit der von E-Methanol um das Jahr 2040 herum. Dass Bundesfinanzminister Christian Lindner kürzlich zusicherte, bis 2026 etwa 200 Milliarden Euro in Klimaschutz, Ladeinfrastruktur und Wasserstoff-technologie zu investieren, sieht Dufau-Sansot als einen Schritt in die richtige Richtung. Zudem sollte eine Abnahmeförderung für Endkund:innen festgelegt und konventionelle Kraftstoffe sollten höher besteuert werden. Ohne bestimmte Regularien wird es der grünen Wasserstoffwirtschaft schwerfallen, ihr Potenzial zu entfalten. Nur so kann auch die Industrie dazu bewegt werden, auf neue Technologien umzusteigen. Diese sollte sich zudem neuen Ansätzen nicht verschließen und sich der Endlichkeit fossiler Brennstoffe bewusst werden. „Wir müssen jetzt alles daransetzen, eine klimaneutrale Zukunft zu gestalten. Es mangelt nicht an Ideen und Werkzeugen, wir müssen sie nur umsetzen“, so Dufau-Sansot.

Bildquelle / Lizenz Aufmacher: Bereitgestellt von Hy2Gen

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