Energie: Wo die Wasserstoffqualität getestet wird

Damit eine Brennstoffzelle einwandfrei arbeitet, braucht sie sauberen Wasserstoff. Wie aber lassen sich Verunreinigungen bis auf ein milliardstel Teil erfassen? Am Testfeld Wasserstoff in Duisburg wird das erprobt - und andere Technik für die Wasserstoffwirtschaft.

Ein Bericht von Werner Pluta veröffentlicht am 12. Juli 2019, 12:06 Uhr

Elektrolyseanlage auf dem Wasserstofftestfeld des ZBT: in absehbarer Zukunft keine Alternative zum Wasserstoff (Bild: ZBT)

Wasserstoff gilt als der Energieträger der Zukunft. Damit sollen Fahrzeuge und Züge betrieben werden. Zwar gibt es schon einige Wasserstofftankstellen, aber auch noch viel Entwicklungsbedarf bei der Technik. In Duisburg entsteht gerade ein Wasserstoff-Testfeld, an dem die Infrastruktur getestet werden kann.

"Wir sind sicher, dass es in absehbarer Zukunft keine Alternative zum Wasserstoff gibt, zumindest für den Bereich Busse, Lkw und Schiene", sagt Christian Spitta, stellvertretender Leiter der Abteilung Gasprozesstechnik am ZBT, im Gespräch mit Golem.de. Gerade für den Schwerverkehr werde es strenge Auflagen für die Kohlendioxid-Emissionen geben. Da werde Wasserstoff eine gute Alternative sein: "Je schwerer und weiter ich kommen will, je mehr Last und je größer die Reichweite, umso eher bin ich bei der Brennstoffzelle, umso weniger bin ich bei der Batterie."

Japan hat bereits begonnen, seine Wirtschaft auf diesen Energieträger umzustellen. Ein anderes Vorzeigeprojekt ist der Katamaran Energy Observer, der unter anderem mit Strom aus Brennstoffzellen betrieben wird. In Hamburg will der Stahlkonzern Arcelor Mittal in seinem Stahlwerk eine Pilotanlage bauen, in der Wasserstoff statt Erdgas bei der Direktreduktion von Eisenerz eingesetzt wird. Auf lange Sicht ist geplant, dafür Wasserstoff aus regenerativen Energiequellen zu nutzen.

Vorteil ist, dass Wasserstoff gespeichert und transportiert werden kann. Bei der Nutzung werden keine Schadstoffe freigesetzt - das Abgas ist Wasserdampf. Schließlich hat er eine Energiedichte von etwa 33 Kilowattstunden pro Kilogramm, fast dreimal so viel wie Benzin.

• 

Das Wasserstoff-Testfeld in der Übersicht (Bild: ZBT)

Allerdings gibt es auch einige Nachteile: Es muss sehr viel Energie für die Gewinnung und den Umgang aufgewendet werden. So beträgt etwa der Wirkungsgrad bei der Gewinnung durch Elektrolyse von Wasser rund 70 Prozent. Weitere Verluste treten bei der Speicherung auf. Dafür muss das Gas entweder unter Druck gesetzt oder verflüssigt werden, also bis auf minus 253 Grad heruntergekühlt werden. Selbst beim Betanken eines Brennstoffzellenautos geht noch einmal Energie verloren.

Zwar gibt es schon eine - wenn auch kleine - Infrastruktur. Viel Technik ist aber noch in der Entwicklung und muss getestet werden. Derartige Tests können jedoch nicht an kommerziell verfügbaren Tankstellen durchgeführt werden. Dafür ist das Wasserstoff-Testfeld am Zentrum für Brennstoffzellentechnik (ZBT) da.

Es habe zwei Bereiche, sagt Spitta. Einer sei der Aufbau eines Labors, das die Qualität von Wasserstoff überwachen solle. Der andere bilde "die ganze Kette ab, angefangen von der Wasserstofferzeugung über die Kompression auf die Zwischendruckstufe von 200 bar, über die Verdichtung auf 500 beziehungsweise 900 bar, die Vorkühlung des Wasserstoffs, die dann an der Tankstelle notwendig ist, bevor ich ihn dann in den Pkw vertanke, bis zum Abschluss am Fahrzeug mit dem Dispenser, landläufig: die Zapfpistole."

Los geht es mit der Gewinnung des Wasserstoff selbst.