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Infrastruktur für wasserstoff-basierte Mobilität

Wie umweltfreundlich ist Wasserstoff aus Windenergie? ITAS-Wissenschaftler haben die Umweltverträglichkeit einer Wasserstoff-Pilotanlage in Berlin untersucht. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie nun in der Fachzeitschrift Applied Energy.
Quelle: Clean Energy Partnership - CEP
Analysegegenstand der ITAS-Wissenschaftler: Wasserstofftankstelle in Berlin (Quelle: Clean Energy Partnership - CEP)

Durch ein Überangebot erneuerbarer Energien konnten in Deutschland im Jahr 2014 circa 1.581 Gigawattstunden nicht in das elektrische Netz geleitet werden, was der Jahresstromproduktion 320 moderner Windräder entspricht. Im Hinblick auf den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien wird die Nutzung dieses überschüssigen Stroms zur Wasserstoffproduktion unter anderem für den Mobilitätssektor diskutiert. Die dazu benötigte Wasserstoff-Infrastruktur untersuchten Wissenschaftler des ITAS bei einem Begleitforschungsprojekt zu den Wasserstoffaktivitäten der Total Deutschland GmbH.

Im Fokus ihrer Arbeit stand neben der Zuverlässigkeit der Technologie vor allem deren ökologische Nachhaltigkeit. Die dafür benötigten Primärdaten wurden direkt an Wasserstofferzeugungsanlagen und -tankstellen erhoben.

Die jetzt in der Fachzeitschrift Applied Energy veröffentlichten Ergebnisse zeigen die mit der Wasserstoffmobilität verbundenen Umweltauswirkungen am Beispiel einer in Berlin betriebenen Wasserstofftankstelle. Die Anlage erzeugt den Wasserstoff vor Ort durch einen Elektrolyseur und bezieht den dafür benötigten Strom aus dem Überschuss eines Windparks.

Verglichen mit konventionellen Kraftstoffen ermöglicht der mit der Anlage gewonnene Wasserstoff eine deutliche Klimagasreduktion um bis zu 90% pro gefahrenen Kilometer. Für die Produktion und Konditionierung eines Kilogramms H2 fallen 1,9 kg CO2 an. Die Klimagasemissionen sind damit jedoch höher als in vergleichbaren Studien zu älteren Wasserstoffsystemen, wobei die Unterschiede zum größten Teil auf einen höheren energetischen Aufwand beim Bau der Anlage zurück zu führen sind.

Die Ergebnisse zeigen daher, dass die Grundannahme vieler Mobilitätsstudien – die Auswirkungen des Anlagenbaus auf Klimagasemissionen seien zu vernachlässigen – auf den hier untersuchten Mobilitätszweig im vorliegenden Fall nur schwer zu übertragen ist. Dies liegt zum einen am relativ hohen Aufwand für den Anlagenbau der Wasserstoff-Bereitstellungskette, zum anderen an der vergleichsweise geringen Anlagenauslastung bei ausschließlichem Betrieb mit überschüssigem Strom.

Mehrere Maßnahmen, so die Wissenschaftler, könnten die spezifischen Emissionen künftig noch reduzieren, etwa eine höhere Anlagenauslastung, eine Reduktion des Betriebsstoffverbrauchs, die Verringerung der gespeicherten H2-Menge und die zeitliche Entkopplung von Elektrolyse- und Kompressor-Betrieb der Tankstelle. Diese Aspekte sind Gegenstand weiterer Untersuchungen am ITAS. (05.09.2016)

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