«Mobilität wäre ein geeigneter Anwendungsfall»
Sie sagen, in Bezug auf Wasserstoff fehlten noch die Infrastrukturen. Welche sind das? Und warum fehlen sie?
Christian Bach: Heute wird Wasserstoff gasförmig und unter Druck per Lastwagen von zentralen Produktionsstandorten zu Wasserstoff-Tankstellen transportiert. Für die Anfangsphase ist dieses Vorgehen unumgänglich, mit wachsendem Markt jedoch zunehmend problematisch: Im Vergleich zur Verteilung von Benzin oder Diesel sind dafür fünf- bis zehnmal mehr Lastwagentransporte erforderlich. Um den Markt über eine Anfangsphase hinauszubringen, bräuchte es ein separates Wasserstoffnetz – analog zum Gasnetz.
Was braucht es, um die fehlenden Infrastrukturen zu errichten?
Es bräuchte starke Allianzen zwischen den verschiedenen Akteuren und überzeugende Konzepte, um die enormen Investitionen zu rechtfertigen, die für den Bau einer entsprechenden Verteilinfrastruktur notwendig wären. Das ist schneller gesagt als getan, denn die Vorteile einer Wasserstoffinfrastruktur liegen nicht in der nahen Zukunft.
Welche Herausforderungen bestehen sonst noch in Bezug auf die Wasserstoffmobilität?
Der Platzbedarf von Wasserstoff-Tankstellen ist gross, da Wasserstoff erstens vor Ort in einem gewissen Umfang gelagert werden muss und zweitens ebenfalls vor Ort auf hohen Druck verdichtet werden muss. Beides ist mit vergleichsweise grossen Anlagen verbunden, die nur sehr beschränkt im Boden untergebracht werden können.
Welche Bedeutung hat Wasserstoff generell im Bereich der erneuerbaren Energien?
Die Produktion von Photovoltaik und die Produktion von Wasserstoff ergänzen sich so gut, dass es schwer ist, sich auf systemischer Ebene das eine ohne das andere vorzustellen. Der Grund sind die hohen Überschusskapazitäten, die bei hohem Ausbau der Photovoltaik zwangsläufig anfallen. Können diese nicht nutzbar gemacht werden, könnte sich der Ausbau der Photovoltaik einbremsen. Dies wäre aus meiner Sicht eindeutig das grössere Übel als die oft kritisierten Wirkungsgradverluste der Wasserstoffproduktion und -nutzung.
Welche Chancen sehen Sie für die Schweiz durch Wasserstoff im Verkehr?
Die Mobilität – und da habe ich vor allem den nationalen Güterverkehr im Blick – wäre ein gut geeigneter Anwendungsfall. Etwas zugespitzt könnte man sagen, wir brauchen keinen Wasserstoff, um Wasserstofffahrzeuge zu betreiben, sondern es ist umgekehrt: Wir brauchen Wasserstofffahrzeuge, weil wir in einem regenerativen Energiesystem wohl nicht um die Produktion von Wasserstoff herumkommen werden.
Was braucht es, um die Wasserstoffmobilität schneller voranzubringen?
Für Wasserstoff gibt es zurzeit keinen Business-Case. Damit sich das ändert, müsste der systemische Nutzen für ein erneuerbares Energiesystem monetarisiert werden. Wie genau dies erfolgen könnte, weiss ich auch nicht. Ich beobachte aber die Diskussionen rund um die Reduktion der Einspeisevergütungen für Strom aus Photovoltaik und die Reduktion des vergütbaren Anteils von PV-Anlagen durchaus mit Sorge. Insbesondere, da wir als Schweiz mit Photovoltaik ja erst richtig angefangen haben. Gäbe es Wasserstoffproduktionsanlagen, könnte dies allenfalls etwas anders aussehen.
Welche Sicherheitsrisiken gibt es bei der Verwendung von Wasserstoff in der Mobilität, und wie kann man sie lösen?
Dank klarer Regulierungen sehe ich bei Wasserstofffahrzeugen keine höheren Sicherheitsrisiken als bei herkömmlichen Fahrzeugen – teilweise sogar geringere. Wird beispielsweise bei einem Benzin- oder Dieselfahrzeug eine Treibstoffleitung undicht, lässt sich dies zwar sehen oder riechen, doch kleinere Lecks bleiben oft unterhalb der Diagnosegrenze der Überwachungssysteme. Das bedeutet, dass ein solches Fahrzeug mit dem Defekt weiter betrieben werden und ein Sicherheitsrisiko darstellen kann. Bei Wasserstofffahrzeugen ist die Situation anders: Eine Undichtigkeit ist zwar weder sichtbar noch riechbar, lässt sich aber technisch sehr einfach prüfen. Dadurch wird ein Wasserstofffahrzeug mit einem Treibstoffleck repariert, weil es sonst weder betankt noch weiter betrieben werden kann.
Wie steht es mit den Kosten für die Wasserstoffmobilität im Vergleich zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen oder konventionellen Fahrzeugen?
Wasserstoff kann in der Mobilität wirtschaftlich erst konkurrenzfähig werden, wenn eine ausreichende Verteil-infrastruktur besteht und der Markt eine gewisse Grösse erreicht hat. Dazu fehlen heute die Anzeichen. Aber selbst dann werden die Kosten voraussichtlich höher sein als bei batterieelektrischen Fahrzeugen. Wasserstoff wird deshalb auch in Zukunft kaum aus Kostengründen gewählt werden, sondern aus praktischen Gründen – insbesondere wegen der einfachen Betankung.
Wie wird Wasserstoff am kostengünstigsten und effizientesten gewonnen?
Für den Mobilitätssektor kann Wasserstoff aufgrund der hohen Reinheits-anforderungen im Grunde nur elektrolytisch mittels erneuerbarem Strom aus Wasser erzeugt werden. Wie bereits erwähnt, könnte dies künftig notwendig werden. Solcher Wasserstoff bleibt jedoch aus mehreren Gründen teuer. Zur Effizienz gibt es keine einfache Antwort: In einem erneuerbaren Energiesystem verliert der reine Wirkungsgrad an Bedeutung, während die Flexibilität an Gewicht gewinnt. Oder anders formuliert: Die höheren Verluste gegenüber der direkten Elektrifizierung könnten durch die Nutzbarmachung von Überschusskapazitäten aus Photovoltaik-anlagen und einen verstärkten Ausbau von Photovoltaik und Windkraft kompensiert werden.
Welche Fahrzeugsegmente sind für die Wasserstoffmobilität in der Schweiz besonders attraktiv und warum?
Der nationale Güterverkehr scheint mir für Wasserstoffanwendungen am ehesten geeignet, weil sich dadurch nur geringe Dispositionsnachteile ergeben. Im Personenwagenbereich wird Wasserstoff wohl auch auf längere Sicht eine untergeordnete Rolle spielen.
Die Schweiz will bis 2050 Netto-Null er-reichen. Welche Bedeutung haben Wasser-stoff und die Mobilität generell dabei?
Die Mobilität ist für die Zielerreichung von Netto-Null CO2 bis 2050 durchaus eine der grossen Herausforderungen. Ich gehe trotzdem davon aus, dass die Wasserstoffmobilität bis 2050 noch keine nennenswerte Rolle spielen wird. Bis dann werden voraussichtlich lediglich erste grössere Infrastrukturvorhaben ausgerollt sein. Längerfristig könnte Wasserstoff in der Mobilität dann aber zunehmend eine wichtigere Rolle spielen.
Welche Fragen beschäftigen Sie aktuell in Ihrer Forschung zur Mobilität mit Wasserstoff?
Für die Mobilität – dazu gehören auch die Luft- und Schifffahrt – werden bis 2050 voraussichtlich vor allem Wasserstoffderivate wie synthetisches Gas, Benzin, Diesel, Kerosin oder Heizöl an Bedeutung gewinnen. Sie lassen sich leichter einsetzen, weil für diese Energieträger bereits nationale und internationale Transport- und Verteilinfrastrukturen sowie etablierte Markt- und Handels-mechanismen existieren. Entsprechend arbeiten wir an selektiveren, lastflexibleren und effizienteren Technologien zur Herstellung solcher Wasserstoffderivate. Vor der breiten Nutzung in der Mobilität könnte Wasserstoff jedoch zunächst in industriellen Hochtemperaturprozessen eine wichtige Rolle spielen. Die wirtschaftlich und klimatisch attraktivste Option ist dabei die Erzeugung von Wasserstoff aus Biogas mittels Methanpyrolyse. Dabei wird der im Biogas enthaltene Kohlenstoff vor der energetischen Nutzung abgespalten und nur der verbleibende Wasserstoff als Brennstoff genutzt. Der abgeschiedene Kohlen-stoff könnte das heute sehr energieintensiv produzierte Carbon Black ersetzen, das in grossen Mengen in der Gummi-, Kunststoff-, Dichtungs- und Klebstoffindustrie benötigt wird. Allerdings steht Biogas nur in begrenzten Mengen zur Verfügung. Im Rahmen einer Dissertation untersuchen wir die physikalischen und chemischen Prozesse, und gemeinsam mit dem Verein zur Dekarbonisierung der Industrie in Zug realisieren wir derzeit dort einen entsprechenden Demonstrator.
