Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit - WBGU

unwesentlich beeinflusst (IPCC, 2001a). Selbst bei
50%igem Ersatz fossiler Brennstoffe durch H 2 -
Brennstoffzellen und weniger als 3% Leckage entstünde
keine zusätzliche Quelle, die über die bisherige
Wasserstoffquelle (flüchtige organische Verbindungen
einschließlich Methan) hinausginge (Zittel
und Altmann, 1996). Angesichts bestehender Unsicherheiten
sollten diese Probleme in die Forschungsaufgaben
der Atmosphärenchemie integriert werden.
Auch der Wasserstoffabbau in den Böden müsste
untersucht werden.
3.4.5
Elektrizität versus Wasserstoff: Bewertung
Die grundsätzlichen Effizienz- und Kostenverhältnisse
bei der Herstellung regenerativen Stroms und
regenerativen Wasserstoffs mittels Elektrolyse sind
in Tabelle 3.4-2 zusammengestellt. Gasförmiger Wasserstoff
in Mitteleuropa enthält noch etwa 65% der
Energie des solaren Stroms am Bereitstellungsort.
Bei flüssigem Wasserstoff stehen dem Nutzer noch
etwas mehr als 50% der ursprünglichen Energie des
Solarstroms zur Verfügung.
Aus heutiger Sicht stellt die Elektrolyse die neben
der Biomassereformierung günstigste Wandlungstechnik
für regenerative Energien aus Wasserstoff
dar. Regenerativer Wasserstoff als Energieträger
wird somit weniger effizient und zudem kostspieliger
als regenerativer Strom bereitgestellt. Er wird also
nur dann in der Energiewirtschaft von Bedeutung
sein, wenn er energetisch und ökonomisch sinnvolle
Einsatzgebiete neben dem aus Nutzersicht universell
einsetzbaren Energieträger Elektrizität findet.
Hauptargument für die Einführung einer Wasserstofftechnologie
wird in diesem Zusammenhang
seine gute Speicherbarkeit sein.
Die meisten Energiedienstleistungen (Heizung,
Warmwasser, Prozesswärme, Antriebskraft, Licht
und Kommunikation) können durch Nutzwärme und
Elektrizität bereitgestellt werden, die aus erneuerbaren
Energiequellen gewonnen werden. Beide sind
kostengünstiger als regenerativer Wasserstoff. Nur
wenn aus technischen oder strukturellen Gründen
die direkte Nutzung von Strom und Wärme nicht
möglich ist (z. B. im Verkehr; zu hohes momentanes
Tabelle 3.4-2
Relative Effizienz- und
Kostenverhältnisse zwischen
regenerativem Strom
(Erzeugung = 1,0) und
regenerativem Wasserstoff
für fortschrittliche
Technologien.
Quelle: Nitsch, 2002
Steigerung der Energieeffizienz 3.5
Angebot an regenerativem Strom), ist der Einsatz
von Wasserstoff sinnvoll. Der Gewinn an Speicherbzw.
Einsatzfähigkeit muss dann gegenüber den
zusätzlichen Kosten und Wandlungsverlusten abgewogen
werden. Dies gilt sowohl für Einzelanwendungen
(Nischenmärkte) als auch für das Energiesystem
insgesamt.
Die energiewirtschaftliche Bedeutung von Wasserstoff
liegt also in der Möglichkeit, die Nutzungsgrenzen
von erneuerbaren Energiequellen zu erweitern.
Dies setzt selbstverständlich zunächst eine
wesentlich stärkere direkte Nutzung dieser Energiequellen
voraus. Die Bedeutung von Wasserstoff ist
also unmittelbar mit der Intensität und Kontinuität
einer Gesamtstrategie zur Erschließung von erneuerbaren
Energiequellen verknüpft.Aus den energetischen
Funktionen, der Speicherfähigkeit und der
Transportfähigkeit von Wasserstoff lassen sich verschiedene
Einsatzfelder ableiten:
• die Speicherung großer Mengen fluktuierenden
Stroms aus erneuerbaren Quellen, wenn sehr
hohe regenerative Anteile erreicht werden und
konventionelles Lastmanagement oder Speicherung
nicht mehr ausreichen;
• der Transport von Energie über größere Entfernungen
bis hin zu interkontinentalen Distanzen;
• die Forderung nach Nullemission entweder in
lokalen Bereichen oder im gesamten Energiesystem
(CO 2 -freies Energiesystem). Dies erfordert
eine entsprechende Energieversorgung von Nutzern
auch in Bereichen, die für Strom nicht oder
nur schwer zugänglich sind (z. B. Verkehr, speziell
Luftverkehr; Anteile des industriellen Hochtemperaturwärmebedarfs).
Bis zu einem Anteil von etwa 50% erneuerbarer
Energieträger an der Gesamtstromerzeugung können
die Angebotsfluktuationen durch große
Verbundnetze und die Kombination verschiedener
regenerativer Energien sowie durch Lastmanagement
beim Nutzer und (thermische) Energiespeicherung
beispielsweise in solarthermischen Kraftwerken
ausgeglichen werden. Bei einer höheren Durchdringung
der Netze mit Strom aus erneuerbaren
Energiequellen ist aller Voraussicht nach die großmaßstäbliche
Einführung von Technologien zur Speicherung
hochwertiger Energie unumgänglich.
Nutzungsgrad Kosten
Nur
Herstellung
Einschließlich
Langstreckentransport
Nur
Herstellung
Strom 1 0,9 1 1,5
H 2 , gasförmig 0,75 0,65 1,65 1,90
H 2, flüssig 0,6 0,52 2,5 4
Einschließlich
Langstreckentransport
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