Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/energie-warum-japan-auf-wasserstoff-setzt-1903-140340.html    Veröffentlicht: 29.03.2019 12:01    Kurz-URL: https://glm.io/140340

Energie

Warum Japan auf Wasserstoff setzt

Saubere Luft und Unabhängigkeit von Ölimporten: Mit der Umstellung der Wirtschaft auf den Energieträger Wasserstoff will die japanische Regierung gleich zwei große politische Probleme lösen. Das Konzept erscheint attraktiv, hat aber auch entscheidende Nachteile.

Im Sommer 2020 werden die Olympischen und Paralympischen Spiele in Japans Hauptstadt Tokio ausgetragen. Die Regierung will die Ereignisse nutzen, um der Welt den technischen Fortschritt im Land zu demonstrieren. Ein wichtiger Punkt ist saubere Energie: So soll etwa die gesamte Fahrzeugflotte für die Spiele mit Wasserstoff betrieben werden.

Das Gas soll in Japan der Energieträger der Zukunft werden. Das ist das Ziel der Basic Hydrogen Strategy, die die Regierung unter Premierminister Shinzo Abe ausgerufen hat. Umgesetzt werden soll sie in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft. Beteiligt sind beispielsweise einige der großen Konzerne wie JX Nippon Oil & Energy, Kawasaki Heavy Industries (KHI), Panasonic und Toyota.

In drei Phasen soll das Land in den kommenden zwei Jahrzehnten umgestellt werden. Das Jahr 2020 gilt der Regierung als erste wichtige Etappe auf dem Weg zur Umsetzung. Bis dahin sollen 40.000 Brennstoffzellenautos wie der Honda Clarity oder der Toyota Mirai auf der Straße sein, bis 2030 gar 800.000.

Japan baut Wasserstofftankstellen

Um die Autos mit Treibstoff zu versorgen, bedarf es der entsprechenden Infrastruktur: Bis zu den Olympischen Spielen sollen 160 Wasserstofftankstellen zur Verfügung stehen. Ende 2018 waren es laut TÜV Süd noch 96. Auf dem zweiten Platz liegt übrigens Deutschland mit 60 Wasserstofftankstellen.

Um das alles zu schaffen, gibt die Regierung viel Geld aus. Subventionen in Höhe von umgerechnet über 300 Millionen Euro stellt sie jedes Jahr zur Verfügung. Dazu gehören auch Kaufprämien. Wer sich etwa einen Toyota Mirai anschafft, erhält einen staatlichen Zuschuss von umgerechnet über 20.000 Euro.

Die japanische Regierung nennt zwei Gründe für die Umstellung: Auf diese Art und Weise will sie es schaffen, die Ziele des Pariser Abkommens umzusetzen. Bis 2040 soll die Wirtschaft komplett auf Wasserstoff umgestellt sein. Bis 2050 will das Land seine Treibhausgas-Emissionen um 80 Prozent reduzieren.

Der zweite Grund ist ein politischer: Nach Angaben des japanischen Wirtschaftsministeriums Meti ist Japan zu etwa 94 Prozent von Importen fossiler Energieträger abhängig, weil die Atomkraftwerke nach der Katastrophe von Fukushima abgeschaltet wurden.

Die Idee scheint naheliegend.

Wasserstoff für Brennstoffzellen

Wasserstoff ist ein Energieträger mit einer Energiedichte von etwa 33 Kilowattstunden pro Kilogramm, fast dreimal so hoch wie Benzin. Der fossile Energieträger hat eine Energiedichte von knapp 13 Kilowattstunden pro Kilogramm. Bei der Nutzung von Wasserstoff werden keine Schadstoffe freigesetzt, denn das Abgas von Wasserstoff ist Wasserdampf. Er kann gespeichert und auch transportiert werden. Das macht ihn flexibel einsetzbar.

Eine Möglichkeit sind eben Brennstoffzellenautos, auch wenn Kritiker zu denen Tesla-Chef Elon Musk zählt, sie für unsinnig halten und Elektroautos mit Akkus bevorzugen. Für Pkw reichen Akkus meist auch aus - zumal Elektroautos wie etwa Teslas Model 3 auch schon recht beachtliche Reichweiten erzielen.

Beim Autokonzern Toyota ist man aber überzeugt, dass für Schwerfahrzeuge - Busse und Lkw - die Brennstoffzelle die bessere Alternative ist. Daneben lassen sich auch Züge oder Schiffe per Brennstoffzellen antreiben.

Die Regierung subventioniert Brennstoffzellen

Die Brennstoffzellen sollen aber nicht nur für die Mobilität eingesetzt werden. Sie sollen auch Haushalte mit Strom und heißem Wasser versorgen. Schon jetzt haben landesweit etwa 220.000 Haushalte eine Brennstoffzelle. Und auch da zahlt der Staat zu: Für den Kauf gibt es Subventionen von 450 bis 900 Euro.

Viele der Brennstoffzellen sind jedoch nicht klimaneutral. Sie werden mit Erdgas betrieben, aus dem der Wasserstoff abgespalten wird. Das soll sich aber ändern. In wenigen Jahren wollen die Hersteller Brennstoffzellen auf den Markt bringen, die statt Erdgas reinen Wasserstoff verarbeiten.

Wasserstoff muss aber nicht nur als Treibstoff für Brennstoffzellen genutzt werden. Er kann auch als Brennstoff verwendet werden. BMW etwa experimentierte vor einigen Jahren mit Autos mit Wasserstoff-Verbrennungsantrieb. In Kobe ist im vergangenen Jahr ein Wasserstoff-Kraftwerk in Betrieb genommen worden. Es hat eine Gasturbine, die mit Wasserstoff befeuert wird und Strom und Wärme liefert.

Diesen Vorteilen steht aber ein großer Nachteil gegenüber: die Effizienz.

Die Wasserstoffgewinnung ist energieaufwendig

Das Problem ist, dass sehr viel Energie aufgewendet werden muss für die Gewinnung und den Umgang mit Wasserstoff. 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. Insgesamt liegt Wirkungsgrad bei 30 bis 43 Prozent.

Hinzu kommt, dass Wasserstoff sehr flüchtig ist, das kleinste Atom findet durch jedes Gitter einen Weg nach draußen. Tanks und Rohrleitungen müssen deshalb besonders beschaffen sein.

Der Wasserstoff kann anfangs nicht einmal im Land selbst gewonnen werden, weil dort nicht genug Kapazitäten für die Stromerzeugung zur Verfügung stehen. Japan will die Wasserstoffgewinnung deshalb nach Australien auslagern. Die Energie dafür soll - ausgerechnet - aus Braunkohle kommen. Im Bundesstaat Victoria lagere genug Braunkohle, um die japanische Stromerzeugung 240 Jahre lang zu sichern, erklärte KHI vor einiger Zeit.

Kawasaki entwickelt einen Wasserstofftanker

Der Plan ist allerdings nicht, den sauberen Energieträger mit massiven Emissionen von Kohlendioxid zu gewinnen - und das auch noch in einem anderen Land. Das frei werdende Kohlendioxid soll abgeschieden und gespeichert werden (Carbon Capture and Storage, CCS). Per Schiff soll der in Australien produzierte flüssige Wasserstoff dann nach Japan transportiert werden. KHI entwickelt bereits einen entsprechenden Tanker.

Doch das ist nur als Übergangslösung gedacht. Langfristig soll der Wasserstoff grün sein, also mit Strom aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden.

Dazu sollen laut KHI "ungenutzte Kapazitäten" eingesetzt werden - etwa wenn Windräder sonst stillstehen würden, weil der Strom nicht ins Netz eingespeist werden kann. In Deutschland beispielsweise betrug laut dem Bundesverband Windenergie 2017 die abgeregelte Strommenge 5,5 Terawattstunden. Windkraftanlagen waren "überproportional von Abregelung betroffen". Statt die Windanlagen zu stoppen, könnten sie Strom für die Elektrolyse liefern.

Japan hat gute Voraussetzungen für Wind- und Solarenergie

Die Geografie Japans bietet zudem gute Möglichkeiten für die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Quellen, der wiederum für die Wasserstoffgewinnung genutzt werden könnte. Der Inselstaat verfügt über viel Küste, wo der Wind stetig weht. Der Tidenhub könnte von Gezeitenkraftwerken genutzt werden - der Nachbarstaat Südkorea macht es vor. Außerdem scheint häufig die Sonne.

Die Japaner gehen davon aus, dass Anfang 2030 großtechnische Anlagen zur Wasserstoffgewinnung zur Verfügung stehen werden. Durch die steigende Produktion werde, so die Überlegung, der Preis fallen. 2017 wurden 200 Tonnen Wasserstoff im Jahr erzeugt, das Kilogramm kostete an der Tankstelle rund 10 US-Dollar. 2030 soll die Produktion laut Meti bei 300.000 Tonnen im Jahr liegen und das Kilogramm für 3 US-Dollar zu haben sein.

Skepsis gegenüber der Wasserstoffstrategie ist angesichts der doch erheblichen Nachteile nicht unberechtigt. Die Japaner aber sind von ihrem Konzept überzeugt - auch weil die Wasserstoffwirtschaft helfen wird, die Ziele des Pariser Abkommens einzuhalten. Die Regierung will zudem ihre Präsidentschaft bei der Gruppe der 20 wichtigsten Industrie- und Schwellenländer in diesem Jahr dazu nutzen, die anderen Länder davon zu überzeugen.  (wp)


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