Power-to-X: Die Sehnsucht nach dem grünen Kraftstoff

PtX-Kraftstoffe sind nur dann wirklich klimafreundlich, wenn der Strom für den Elektrolysevorgang aus erneuerbaren Energiequellen stammt. [Shutterstock / petrmalinak]

Wasserstofftechnologien könnten im Zuge der Energiewende eine Alternative zu fossilen Energieträgern werden. Flächendeckend sind die sogenannten PtX-Kraftstoffe allerdings noch nicht verfügbar. Im Januar stehen richtungsweisende Entscheidungen zur künftigen Förderung an.

Deutschland möchte weltweit eine Führungsrolle übernehmen bei Erzeugung, Transport und Nutzung von grünem Wasserstoff als Energieträger – auch Power-to-X (PtX) genannt. Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) hat dazu im Juni diesen Jahres die nationale Wasserstoffstrategie vorgestellt. In der noch jungen Methode zur Energiespeicherung sieht das Ministerium demnach vor allem eine Möglichkeit, den Energieverbrauch in Deutschland und global zu dekarbonisieren. Und tatsächlich kann das gelingen. Denn überall dort, wo nachhaltig produzierter Strom nicht direkt verwendet werden kann, bietet Wasserstoff eine Möglichkeit, die Energie zwischenzuspeichern, zu transportieren oder zu anderen Kraftstoffen weiterzuverarbeiten.

Zu den Weiterverarbeitungsmöglichkeiten zählt auch die Herstellung synthetischer Kraftstoffe auf Wasserstoffbasis durch Zufuhr von CO2. Diese können anschließend von den herkömmlichen Verbrennungsantrieben verwendet werden. Power-to-Liquid, also flüssige Kraftstoffe wie Diesel oder Kerosin, oder Power-to-Gas sind solche synthetischen Produkte, die derzeit in geringem Umfang im Flug- und Straßenverkehr verwendet werden. Zwar kann Wasserstoff auch ohne die vorherige Umwandlung in synthetische Kraftstoffe über eine Brennstoffzelle als Energieträger verwendet werden, jedoch ist diese Methode derzeit noch sehr teuer und technologisch noch nicht ausgereift, um klimaneutral zu sein, da die Brennstoffzelle Erdgas oder Methan in geringen Mengen verbrennt und somit Emissionen erzeugt.

Wasserstoff: Knackpunkt Transport und Infrastruktur

Die Kosten für die Nachrüstung der Infrastruktur in Verbindung mit den Anforderungen der Endverbraucher auf lokaler Ebene werden bestimmen, ob gemischter oder reiner Wasserstoff letztendlich an den Endverbraucher geliefert wird.

Strom muss aus erneuerbaren Energiequellen kommen

Das Problem ist zudem, dass PtX-Kraftstoffe nur dann wirklich klimafreundlich sind, wenn der Strom für den Elektrolysevorgang aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Dementsprechend braucht es eine umfassende Infrastruktur und vor allem den Ausbau erneuerbarer Energien, um die Pläne des BMWi umzusetzen. Auch das CO2, welches bei der Herstellung von synthetischen Kraftstoffen zugeführt wird, muss aus der Luft gefiltert werden, um keine zusätzlichen Emissionen zu verursachen.

Bei PtX handelt es sich also noch um eine Technologie der Zukunft, bei der sowohl Forschung als auch industrielle Umsetzung notwendig ist. Auch deshalb sind Vertreter des BMWi beim PtX-Summit, der vom 1. bis 3. Dezember virtuell stattfindet, mit von der Partie. Bei dem dreitägigen Kongress kommen Wissenschaft, Forschung und Industrie zusammen. Ein zentrales Thema ist die interkontinentale Zusammenarbeit.

Unabhängigkeit von Gas und Öl

Weil viele europäische Länder nicht die Möglichkeit haben, erneuerbare Energien in ausreichender Menge selbst zu produzieren, könnten neue Partnerschaften in der weltweiten Energiepolitik entstehen. Zum Beispiel ist die Gewinnung von nachhaltiger Solarenergie aus Photovoltaik-Anlagen in Deutschland nicht gerade effizient. Sinnvoller wären große Solaranlagen in sonnenreichen Ländern. Und so könnten afrikanische Staaten energieunabhängig werden, indem sie zukünftig weder Gas noch Öl importieren müssten, sondern selbst zum Energieexporteur werden.

Deutschland arbeitet bereits eng mit Marokko zusammen, um Solaranlagen im Land zu bauen, die die Menschen in Marokkos Wüste mit grünem Strom versorgen. Auch die Planung für eine Wasserstoffanlage sind laut Angaben des Bundesministerium für wirtschaftliche Entwicklung und Zusammenarbeit (BMZ) bereits im Gange. Bis Deutschland von dieser Kooperation profitiert dürfte es allerdings noch eine Weile dauern, glaubt Oliver Powalla, wissenschaftlicher Mitarbeiter und PtX-Experte beim Bund für Umwelt- und Naturschutz (BUND).

EU-Kommission wünscht sich globalen Wasserstoffmarkt – mit dem Euro als Leitwährung

Europa will den Euro als Referenzwährung für den Wasserstoffhandel einführen. Allerdings müsste zunächst ein globaler Markt mit harmonisierten Standards geschaffen werden, um die Nachfrage zu befriedigen, so die EU-Energiekommissarin am heutigen Donnerstag.

“Es braucht ein politisches Rahmenszenario”

Der BUND ist Teil des vom Bundesforschungsministerium geförderten Kopernikus-Projekts und beschäftigt sich auf der Forschungsseite mit der Frage, wie PtX-Energieträger in Zukunft effizient und umweltschonend eingesetzt werden können. Ausgehend von der vorangegangenen Grundlagenforschung werden im Rahmen des Projekts mittlerweile erste Demonstrationsanlagen gebaut. Zum Beispiel hat das Projekt die weltweit erste Power-to-Liquid-Anlage in Containergröße entwickelt, welche aus Luft und erneuerbarem Strom Kraftstoff herstellt. Allerdings schafft die Anlage gerade einmal zehn Liter Kraftstoff pro Tag.

Der nächste Schritt wäre die Hochskalierung der Produktion, um PtX marktreif und verfügbar zu machen, erklärt Powalla, dafür brauche es allerdings ein “politisches Rahmenszenario”. Denkbar sind zum Beispiel Quoten für bestimmte Bereiche, die festlegen welchen Anteil des Gesamt-Energiebedarfs PtX-Energieträger haben müssen. Dafür fehlen jedoch bislang klar definierte Bedarfsmengen, bemängelt der Wissenschaftler die Wasserstoffstrategie Deutschlands. “Es sind zwar Schritte bis 2030 aufgeschrieben, aber es fehlt eine Zielrichtung, wie viel in welchem Sektor gebraucht wird, da Quoten relativ sind.”

EU-Kommission schlägt Instrumente für nachhaltige Flugzeug-Kraftstoffe vor

Die EU-Kommission plant, nachhaltige Kraftstoffe im Flugverkehr zu fördern und hat dazu gestern eine öffentliche Konsultation eingeleitet. Die Optionen auf dem Tisch beinhalten Pflichtquoten oder einen Auktionshandel für umweltfreundliche Treibstoffe.

Flugverkehr auch in Zukunft mit flüssigem Treibstoff 

Powalla nennt als Beispiel den Flugverkehr. Dort ist der Bedarf nach nachhaltigen Kraftstoffen gewaltig. Aufgrund der Energiedichte von flüssigen Energieträgern sind diese besonders bei Langstreckenflügen beinahe alternativlos. Wasserstoff oder durch Power-to-Liquid hergestelltes Kerosin könnten langfristig also die einzige Möglichkeit sein, den Flugverkehr klimaschonender zu gestalten. Politisch müsste jedoch erst einmal abgesteckt werden, wieviel Flugverkehr man in Zukunft überhaupt möchte, bevor man über eine Quote redet, fordert Powalla.

Im Flugverkehr ist diese Quote allerdings schon im Gespräch. Die Gesetzesinitiative der EU-Kommission “ReFuelEU” sieht solche Quoten vor. Auch die Bundesumweltministerin Svenja Schulze (SPD) hat im September erst angekündigt, dass synthetisch hergestelltes Kerosin bis 2030 zwei Prozent des Kerosinverbrauchs in Deutschland ausmachen soll.

Um diese Ziele zu erreichen stellt die Bundesregierung insgesamt neun Milliarden Euro für die Förderung von Wasserstofftechnologien bereit. Anfang des kommenden Jahres werden die Förderzusagen für verschiedene Projekte aus Industrie und Forschung gemacht. An diesen wird man ablesen können, in welche Richtung die deutsche Wasserstoffstrategie in der Praxis gehen wird.

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