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Vor etwa 25 Jahren war Wasserstoff die Lösung der Wahl für klimabewusste Technokraten und Politiker, und das aus gutem Grund. Zu dieser Zeit gab es wirklich keine große Auswahl an kohlenstoffarmen Energieträgern. Für Laptops und Telefone reichten die Batterien aus, aber offensichtlich würde niemand damit Transport, Heizung oder Netzspeicher betreiben.

Und außerdem konnte man Wasserstoff mit Elektrizität herstellen, was erstmals im Jahr 1800 gemacht wurde und bereits ab der 4. Klasse ein fester Bestandteil des Naturwissenschaftsunterrichts für Kinder war. Einfach herzustellen, hohe Energiedichte und man musste das Zeug nicht einmal verbrennen. Man könnte Brennstoffzellen verwenden, und auch hier handelte es sich um eine wirklich veraltete Technologie: Die erste wurde 1842 gebaut, und Brennstoffzellen wurden bereits 1962 in der Gemini-Raumsonde verwendet. Was gibt es da nicht zu lieben?

Die Stimmung hat der amerikanische Ökonom und Sozialtheoretiker Jeremy Rifkin in seinem Buch am besten eingefangen Die Wasserstoffwirtschaft: Die Schaffung des weltweiten Energienetzes und die Umverteilung der Macht auf der Erde. Was ist das? Du hast dich nicht an den Rest des Titels erinnert? Niemand tut.

Es ist erwähnenswert, dass Rifkin zwar zweifellos brillant und ein großer Denker ist, aber über keine nennenswerten technischen oder wissenschaftlichen Fähigkeiten verfügt. Er hat nie gründliche Kostenanalysen zu Wasserstoffelektrolyseanlagen, erneuerbarer Energie und den Netzkosten durchgeführt oder sich eingehend mit den Auswirkungen der Verteilung von Wasserstoff befasst. Er war von dem Molekül fasziniert und hatte in Europa und Amerika großen Einfluss darauf, indem er beispielsweise den damaligen Präsidenten der Europäischen Kommission dazu brachte, sich zu einem milliardenschweren Forschungs- und Entwicklungsplan zu verpflichten, um Europa zu einer grünen Wasserstoff-Supermacht zu machen.

Ist er in Bezug auf Wasserstoff immer noch so optimistisch wie 2002, als das Buch veröffentlicht wurde? Nicht so viel. Kommentare im letzten Jahr haben dazu geführt, dass er sich in eine Position zurückgezogen hat, in der nur die Langstreckenlogistik einen Bedarf an Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen sieht. Er hat noch nicht ganz das vollständige Memo.

Schon 2005 war klar, dass diese Vision ernsthafte Probleme aufwies. Island lief drei Wasserstoffbusse für vier Jahre, finanziert aus EU-Geldern, natürlich in Höhe von 12 Millionen Euro im Jahr 2023. Haben sie die Busse auf der Straße gelassen, als das Geld knapp wurde? Keine Chance. Viel zu teuer, viel zu störanfällig.

Hat sich seitdem etwas an den Wasserstoffbussen geändert? Ja, es gab auf mehreren Kontinenten Versuche mit Wasserstoffbussen, die das isländische Erlebnis nachbildeten. Viel staatliches Geld, sehr hohe Treibstoffkosten, sehr hohe Wartungskosten, Stillstand bei Fördermittelabzug.

Kürzlich habe ich die Erfahrungen aus den letzten sechs Jahren in Kalifornien durchgesehen und festgestellt, dass die Brennstoffzellenbusse nach mehreren Betriebsjahren teurer sind 50 % mehr Wartungsaufwand pro Jahr als ihre Dieselbusse und etwa doppelt so viel wie ihre batterieelektrischen Busse. Darüber hinaus waren die Wasserstofftankstellen in Kalifornien in den letzten sechs Monaten, für die Daten erhoben wurden, also im ersten Halbjahr 2021, nach Jahren des Betriebs, in denen man auf Zitronen hätte verzichten und die Wartung optimieren sollen, 20 % mehr Stunden außer Betrieb, als sie tatsächlich Wasserstoff pumpten und kosteten 30 % der Investitionsausgaben pro Jahr für die Wartung, eine Größenordnung über den angenommenen Kosten.

Mittlerweile haben Elektrobusse die Welt erobert. In China sind fast 700,000 Busse unterwegs, im Vergleich zu ein paar Tausend Brennstoffzellenbussen, vor allem in Foshan, einer Stadt, die sich industrie- und exportpolitisch dafür entschieden hat, sich im Transportwesen auf Wasserstoff zu konzentrieren. Selbst in Foshan gibt es jedoch mehr batterieelektrische Busse als Brennstoffzellenbusse. Europa kauft jedes Jahr Tausende von Brennstoffzellenbussen, etwa ein Drittel davon mit mindestens chinesischen Rahmen, Antriebssträngen, Motoren und Batterien, und oft wird der gesamte Bus vom anderen Ende der Welt geliefert. Afrikanische Länder kaufen Tausende von Elektrobussen, keine Busse mit Wasserstoff-Brennstoffzellen. Indien hat bereits Tausende auf den Straßen und strebt bis 50,000 2027 an.

Das hat die Verkehrsbetriebe, die auf verschiedenen Ebenen mit Regierungsgeldern finanziert werden, nicht davon abgehalten, durch den Kauf von Wasserstoffbussen in Schwierigkeiten zu geraten. Das jüngste scheint Spanien zu sein, wo die fünf mallorquinischen Busse ungenutzt und unbrauchbar gestanden haben, weil Kältemittel eingedrungen ist und die Brennstoffzellen zerstört hat – eines der vielen Probleme bei Wasserstofffahrzeugen besteht darin, dass Brennstoffzellen reinen Wasserstoff und ziemlich reine Luft benötigen und äußerst intolerant sind von allem anderen – und nur vier von acht Barcelona-Bussen sind etwa 18 Monate nach ihrer Ankunft betriebsbereit. Trotz dieser Misserfolge und des Erfolgs ihrer batterieelektrischen Busse bestellt Barcelona mit EU-Mitteln weitere Wasserstoffzitronen.

In den 2000er Jahren gab es bei der Formula Student, einer globalen Initiative, bei der Maschinenbaustudenten an verschiedenen Schulen Kleinwagen bauen und nach etwa fünfzehn verschiedenen Kriterien wie Beschleunigung, Fahrverhalten, Wirtschaftlichkeit und Ähnlichem gegeneinander antreten, eine neue Kategorie für emissionsfreie Fahrzeuge. In diesem Jahrzehnt entschieden sich einige Schulen für Wasserstoff und einige für Batterien. Am Ende des Jahrzehnts bedrohten batterieelektrische Autos die herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Anfang der 2010er Jahre gewann einer den Gesamtsieg. Im vergangenen Jahr beschleunigte ein batterieelektrischer Neuling in 100 Sekunden auf einer Strecke von 0.956 Metern von null auf 12.3 km/h. Im letzten Jahr gab es noch genau einen Wasserstoff-Neuzugang, und dieser wird wahrscheinlich nicht von Dauer sein.

Im Jahr 2003 sind einige Dinge bemerkenswert. Amory Lovins, der großartige Arbeit leistete und das RMI gründete, glaubte, Wasserstoff sei die Antwort, auch für sein Hypercar, einer seiner wenigen fehlgeschlagenen Analysen, da das Hypercar in Fahrzeugform ein hypereffizientes Haarhemd war. Unterdessen wurde auf der anderen Seite der Rocky Mountains Tesla mit der Prämisse gegründet, vollelektrische Autos zu bauen, die den Fahrern das Wasser im Mund zusammenlaufen lassen würden.

Die ursprüngliche Auflage des Roadsters mit einer Auflage von 2,500 Exemplaren war so schnell ausverkauft, wie sie ab Werk erhältlich waren, die meisten sogar vorverkauft. Die Ankunft des Tesla Model S im Jahr 2012 war der Todesstoß für das Auto mit Verbrennungsmotor. Toyota hat dies offensichtlich nicht verstanden und führte 2014 den wasserstoffbetriebenen Mirai ein. Über die Hälfte der 23,000 ausgelieferten Exemplare wurde in den USA verkauft, insbesondere in Kalifornien, wo es die bereits erwähnten oft nicht funktionierenden Wasserstofftankstellen gab. Der Verkauf von Wasserstoff an diesen Tankstellen macht deutlich, dass kalifornische Wasserstofffahrzeuge durchschnittlich 15 Meilen pro Tag zurücklegen, deutlich weniger als die 37 Meilen pro Tag, die Amerikaner normalerweise fahren.

Jetzt sind wir an einem Punkt angelangt, an dem alle alten Hersteller und eine Reihe neuer Hersteller, insbesondere aus China, aber auch Vietnam, mehrere Elektroautos im Programm haben und nur noch wenige an der sauber brennenden Fackel für Wasserstoff festhalten. Einige, wie Toyota, tendieren zu Hybridfahrzeugen, aber die meisten fahren vollständig elektrisch. Es ist schwer, einen ernsthaften Analysten zu finden, der glaubt, dass es einen Platz für Wasserstoff in leichten Fahrzeugen gibt, obwohl Firmen wie Ballard und Plug Power weiterhin das Gegenteil behaupten.

Eine der großen Hoffnungen der Gasversorger besteht darin, dass sie in den kommenden Jahrzehnten Wasserstoff durch ihre Pipelines in Häuser und Gebäude pumpen, um dort zu heizen und zu kochen. Sie wollen damit beginnen, Wasserstoff in Pipelines mit Erdgas zu mischen, und zwar in homöopathischen Mengen, aus einigen offensichtlichen technischen Gründen. Sie haben viel Geld investiert, um Politiker davon zu überzeugen, dass dies eine vernünftige Idee ist, obwohl dies in Wirklichkeit nicht der Fall ist.

Viele Wasserstoff-Enthusiasten freuten sich darauf, weiterhin mit Gas zu kochen, wenn auch mit einer blasseren blauen Flamme. Sie haben nicht über die Auswirkungen nachgedacht, die es mit sich bringt, wenn sich in ihren Häusern ein Gas befindet, das in einem viel größeren Konzentrationsbereich viel leichter entflammbar ist, sich bei niedrigeren Temperaturen entzünden würde und dem keine Geruchsstoffe zugesetzt werden dürfen. Sicherheitsstudien machen deutlich, dass die Wahrscheinlichkeit von Explosionen und Schäden viermal höher ist als bei Erdgas, das in den USA derzeit etwa 4,000 Gebäude pro Jahr zerstört.

Sogar das wasserstofforientierte Japan erkannte, dass dies dumm war, weshalb einige der größten Wärmepumpenhersteller der Welt Japaner sind, darunter Mitsubishi und Daikin. Wenn Sie durch viele Teile der Welt reisen, die nicht zu Europa oder Nordamerika gehören, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sie Induktionskochfelder finden, viel größer als alles andere.

Während für kohlenstoffarmen Wasserstoff entweder die Hälfte der Energie von Erdgas mit großem Aufwand weggeworfen werden müsste, was eine Verdreifachung oder mehr der Wärmekosten zur Folge hätte, oder grüner Wasserstoff zu noch größeren Kosten aus kohlenstoffarmem Strom hergestellt werden müsste, sind es bei Wärmepumpen drei Einheiten Wärme aus der Umgebung für eine Einheit Strom. Im Durchschnitt sind sie viermal effizienter als Erdgasöfen, senken vielerorts die Heizkosten und sorgen zudem für eine Klimatisierung. Und Induktionskochfelder erhitzen nur den Topf oder die Pfanne und liefern die sofortige Wärme von Gasherden ohne die Risiken und mit höherer Effizienz als ältere Elektroherde.

Es gibt jetzt 54 unabhängige Studien die deutlich machen, dass Wasserstoff weder in Privathäusern noch in Gewerbegebäuden etwas zu suchen hat. Und wenn es in Gebäuden keinen Platz hat, gibt es für Gasversorger keine Zukunft und es wird kein praktisches und kostengünstiges Wasserstoffnetz geben, das für eine Vielzahl von Zwecken durch die Städte läuft. Träume, dieses nicht existierende Netzwerk zu nutzen, um Wasserstoff zu Raststätten zu bringen, sind genau das, Träume. Ein viel größeres Wachstumssegment sind Fernwärme- und Kühlsysteme, die zunehmend massive Erd- oder Wasserwärmepumpen nutzen.

Es zeichnet sich ein starker Trend ab, nicht wahr? Die weit verbreitete Nutzung von Wasserstoff für die Energiewirtschaft wird von Jahr zu Jahr enger und eingeschränkter.

Mittlerweile sind wir an einem Punkt angelangt, an dem es nur noch wenige Hoffnungspunkte für Wasserstoff gibt. Während Busse eine beantwortete Frage sind, bei der Wasserstoff nur durch langjährige Regierungsbürokratien am Leben gehalten wird, die geschaffen wurden, um Geld für den Wasserstofftransport auszugeben, halten viele den Gütertransport für eine offensichtliche Lösung. Es ist bei weitem nicht so offensichtlich, wenn man sich die Daten genauer anschaut.

Mittlerweile gibt es mehrere Hersteller schwerer Lkw, die batterieelektrische Sattelzugmaschinen liefern, darunter auch Tesla. Und natürlich schneidet Tesla zu einem niedrigeren Preis deutlich besser ab als der Rest und nutzt die massiven Skaleneffekte bei Batterien, Elektromotoren, Energiemanagementsystemen und leistungsstarken Schnellladesystemen, die seine Dominanz bei leichten Elektrofahrzeugen mit sich bringt. Dadurch wurde auch die Falle umgangen, in die andere Hersteller gingen, indem sie vorhandene Sattelleiterrahmen wiederverwendeten, anstatt das Fahrzeug von Grund auf elektrisch zu bauen.

Aus diesem Grund konnten die Tesla-Trucks beim NACFE Run on Less im September 2023 ganze Arbeitstage absolvieren und über 1,000 Meilen (1,600 km) mit ein paar Ladepausen zurücklegen. Tesla macht den Megawatt-Ladestandard für sein Supercharger-Netzwerk und denken Sie daran, dass in Nordamerika der Tesla-Stecker mittlerweile der Standard ist. Ältere Lkw-Hersteller haben die Wahl. Sie können entweder Tesla auf dem reinen Elektroweg folgen oder sich weiterhin mit Batterien, Wasserstoff oder Diesel in einem nur für den letztgenannten Energieträger optimierten Rahmen herumschlagen. Wenn sie so weitermachen, werden ihre Lastwagen teurer und weniger leistungsfähig sein als nicht nur die von Tesla, sondern auch die chinesischen Fahrzeuge.

Aktuelle Studien zu den Gesamtbetriebskosten, einschließlich der schwerwiegenden Fehler Die Bemühungen des International Council on Clean Transportation vom November 2023 Ich habe jeden Daumen auf die Skala gesetzt, die für den Wasserstoff-Lkw-Transport möglich ist, und habe dennoch festgestellt, dass batterieelektrische Lkw in jeder einzelnen Lkw-Kategorie, von der leichtesten bis zur schwersten, die besten Gesamtbetriebskosten haben, niedriger als Diesel und niedriger als Wasserstoff, selbst wenn die Daumen intakt bleiben. In diesen Studien wurden auch 3 % und 4 % der Investitionsausgaben für Tankstellen als jährliche Wartungskosten zugrunde gelegt, basierend auf Schätzungen aus der Mitte der 2010er Jahre, die in Berichten nach Berichten verankert wurden, weil sich niemand die Mühe machte, sich die tatsächlichen Wartungsdaten anzusehen das war in Europa und Kalifornien erhältlich. Wie bereits erwähnt, entfallen 30 % auf die Erfahrung Kaliforniens, was einem alleinigen Mehraufwand von über 9 US-Dollar pro abgegebenem Kilogramm entspricht.

Organisationen, die nicht erkennen, dass batteriebetriebene Elektrofahrzeuge bereits gewonnen haben, tun so, als könnten Lkw nicht weit genug fahren oder die Batterien seien zu schwer. Das ICCT geht wiederum davon aus, dass Batterien erst im Jahr 500 eine Energiedichte von 2050 Wattstunden pro Kilogramm erreichen werden, also doppelt so viel wie die von Tesla. Unterdessen brachte der weltgrößte Batteriehersteller CATL im Jahr 500 eine Batterie mit 2023 Wh/kg auf den Markt. Das ermöglicht einem Tesla Semi Legen Sie zwischen den Ladevorgängen 750 Meilen zurück und wiegen Sie dabei deutlich weniger, oder fahren Sie 1,000 Meilen mit den gleichen völlig angemessenen 2 % bis 3 % Mehrgewicht. Und Siliziumchemikalien, die bereits kommerzialisiert werden, versprechen eine Verdoppelung bis Verfünffachung der Energiedichte von CATL und damit größere Reichweiten, geringere Gewichte oder beides.

Ich arbeite derzeit an einer Prüfgruppe für eine Studie zu den Gesamtbetriebskosten für den europäischen Güterverkehr. Aus diesem Grund habe ich mir die Wartung von Bussen und Tankstellen in Kalifornien angesehen. Einer meiner Kommentare war, dass bestimmte Fahrzeugmischungen wie Wasserstoff- und Leichtfahrzeuge ausgeschlossen werden sollten, da diese Debatte vorbei ist, Wasserstoff für Lastkraftwagen jedoch beibehalten werden sollte, weil einige Leute sich weigern, die Realität zu akzeptieren und sie daher nach Hause zu bringen Eine andere Studie ist immer noch nützlich.

Und dann gibt es noch die schwere Schiene. Auch diese Frage wurde beantwortet. Außerhalb Nordamerikas treibt die Welt einfach die Elektrifizierung der Teile des Schienennetzes voran, die noch nicht über Oberleitungen verfügen. Indien erwartet, im Jahr 100 zu 2024 % elektrifiziert zu sein und damit weltweit führend zu sein. Das gesamte riesige und wachsende Hochgeschwindigkeitsbahnnetz Chinas ist elektrifiziert, ebenso wie die Hochgeschwindigkeitsbahnsysteme in Indonesien und Marokko. China transportiert Güter auf der vollständig elektrifizierten Schiene nach Europa.

Und auch hier sind die Total Cost of Ownership-Studien eindeutig. Baden-Württemberg hat es richtig gemacht. Sie beauftragten einen Tabellenkalkulationsjockey mit scharfen Augen mit der Aufgabe und forderten sie auf, netzgebundene, batterieelektrische und wasserstoffbetriebene Schienensysteme sowie Hybridsysteme daraus zu vergleichen. Die Antwort kam zurück, dass dort, wo sie keine Oberleitungen einbauen könnten, weil es zu teuer sei, vor allem Brücken und Tunnel, die ohne Oberleitungen und die Leitungen mit vielen davon gebaut würden, Batterien fast so billig seien wie Oberleitungen, Wasserstoff hingegen schon dreimal so teuer. Unterdessen kauften sie nebenan in Niedersachsen einige dieser schönen Staatsgelder, etwa 14 Millionen Euro pro Zug, um einige Wasserstoffzüge zu kaufen, und ein Jahr nach der Inbetriebnahme gaben sie bekannt, dass sie nie wieder Wasserstoffzüge kaufen würden.

Die USA werden auch die Schiene elektrifizieren und Mexiko und Kanada mit in das 21. Jahrhundert der Schiene ziehen, aber nicht, bevor sie so viel Zeit wie möglich damit verschwendet haben, alle drei Monate herauszusuchen, was Wall-Street-Analysten hören wollen.

Hmmm… kein Bedarf für den Bodentransport von Wasserstoff. Überhaupt. Und da erneuerbare Energien die gesamte Energie liefern, ist im Stromsystem überhaupt nicht viel Platz für Wasserstoff. Auch wenn es nicht auf der Infografik steht, weil der Platz es nicht zuließ, lasst uns darüber reden. Die gesamte Kohle, das Erdgas und das Öl, die heute zur Stromerzeugung verbrannt werden, müssen verschwinden, wenn wir den Klimawandel lösen wollen. Die Idee der CO2-Abscheidung in Kraftwerken wurde bereits ausprobiert, doch sie ist weitaus teurer und weniger effektiv, als vernünftige Akteure in Betracht ziehen wollen.

Wir befinden uns jetzt am Ende eines Vierteljahrhunderts leider fehlgeleiteter Energiepolitik, die zu einem großen Teil durch Rifkins Buch und die Missionierung in Europa und Nordamerika eingeleitet wurde.

Aber warten Sie, sagen die Wasserstoff-Befürworter. Wir brauchen Wasserstoff zur Stromspeicherung! Nun ja, nein. Das ist eigentlich ein gelöstes Problem, mit Ausnahme der kontinentalweiten wochenlangen Flaute bei Sonnenschein und Wind, die nur alle paar Jahrzehnte auftritt. Selbst in der Inselgruppe des Vereinigten Königreichs stellt die Modellierung nur etwa alle zehn Jahre fest, dass dies ein erhebliches Problem darstellt.

Für eine reaktionsschnelle, kurzfristige Speicherung, die sich hervorragend für Spitzenlasten und den Ausgleich von Leistungsspitzen eignet, sowie für die Verlagerung der Solarenergie um ein paar Stunden in die Zukunft, sind dieselben zunehmend preiswerteren Batterien in immer vielfältigeren chemischen Zusammensetzungen völlig ausreichend . Bei längerer Lagerung gilt das Gleiche Wasser gepumpt Das wurde gebaut, um Kernkraftwerken nachts etwas Arbeit zu geben und stellt heute 93 % der Netzenergiespeicherung dar. Die Speicherkapazität reicht problemlos von vier Stunden bis zu 24 Stunden.

China versteht das. Es wurden bereits 58 GW Pumpspeicherkraftwerke gebaut, mit voraussichtlich 600 GWh bis mehr als einer TWh Energiekapazität. Bis 365 baut das Unternehmen eine weitere Kapazität von 4 GW, was einer Energiespeicherung von 8 bis 2030 TWh entspricht, oder hat dies in Planung. Auch der Rest der Welt ist zu dieser alten Lösung aufgewacht. Der Atlas der Greenfield-Off-River-Pumpwasserkraftwerke mit geschlossenem Kreislauf der Australia National University bekommt zweifellos große Arbeit. Sie führten vor einigen Jahren eine Untersuchung aller Standorte durch, an denen kleine obere und untere Stauseen einigermaßen nahe beieinander platziert werden könnten, unter Vermeidung von Bächen und Flüssen, mit einer Fallhöhe von über 400 Metern, um viel Energie bereitzustellen, in der Nähe von Übertragungswegen und abseits geschützter Gebiete . Für einige der leeren Gebiete auf der Karte, beispielsweise für Sibirien, gab es einfach keine guten Daten, dafür aber zweifellos viele Ressourcen.

Die ANU schätzt, dass an diesen identifizierten Standorten 100-mal so viele Energiespeicherressourcen für den Endzustand der vollständigen Elektrifizierung verfügbar sind, in Nordamerika sogar 200-mal. Und bei der HGÜ-Übertragung muss sich die Speicherung nicht direkt neben dem Erzeugungs- oder Nachfragezentrum befinden. Hongkongs Pumpspeicherkraftwerk mit 25 GWh befindet sich beispielsweise ein paar hundert Kilometer entfernt auf dem chinesischen Festland.

Dann gibt es noch die aufkommende Technologie der Redox-Flow-Batterien, bei der man auf beiden Seiten der Zwei-Wege-Brennstoffzellenäquivalenttechnologie in der Mitte große Tanks mit Chemikalien anordnen und so viel Energie speichern kann. Es gibt bereits eine Handvoll kommerzialisierter Lösungen und weitere befinden sich in der Entwicklung.

Es ist wirklich nur so, dass 10 bis 50 Jahre lang ineffizienter, schwer zu speichernder und schwer zu verwendender Wasserstoff noch eine Chance hat, eine Rolle zu spielen, und selbst dort, wenn die Frage lautet: „Welches Molekül sollten wir als strategische Energiereserve speichern?“ Es ist schwer, keine besseren Alternativen zu finden, wie zum Beispiel das Auffangen eines großen Teils des Methans, das aus menschlichem Biomasseabfall auf Mülldeponien und dergleichen entsteht, und die Einspeisung in bestehende strategische Erdgasreserven. Man muss wirklich damit beginnen, einen Anwendungsfall für Wasserstoff zu finden, wie es in der britischen Studie von Sir Chris Llewellyn der Fall war, in der Pumpspeicherkraftwerke ohne Überlegung verworfen und das Potenzial von HGÜ-Verbindungen heruntergespielt wurden, und dann verkündet, dass grüner Wasserstoff dort die Antwort sei, was per Definition also der Fall wäre eine Antwort auch für kürzere Lagerungsdauer.

An Land, wo der überwiegende Teil der Energie verbraucht wird, kann Wasserstoff also kaum Energie liefern. Wir sind jetzt in den wirklich kurzen Zügen angelangt und haben nur noch Industriewärme, Seeschifffahrt und Luftfahrt als potenzielle Märkte übrig.

Aber 45 % der Industriewärme hat eine Temperatur unter 200 °C, und Wärmepumpen können das jetzt schaffen. Es gibt sehr viele Organisationen, die es besser wissen sollten und behaupten, dass Temperaturen über 200 °C erfordern, dass etwas brennt, aber Das ist einfach nicht der Fall. Widerstandserwärmung bis 600° ist bereits kommerziell erhältlich. 70 % des US-amerikanischen Stahls stammen aus Schrott, der durch Elektrolichtbogenöfen geführt wird, die 1,500 bis 3,000 °C Hitze erzeugen können. Es gibt Mikrowellen-, Infrarot- und Plasmalösungen. Es gibt eine relativ kleine Anzahl industrieller Heizgeräte, die die Eigenschaften einer offenen Flamme benötigen, und wiederum ist biologisches Methan, das derzeit ein großes Klimaproblem darstellt, eine vernünftigere Wahl als schwer herzustellen, schwer zu speichern, schwer Wasserstoff zu verteilen und teuer in der Nutzung.

Aber Schiffe brauchen doch doch Treibstoff, oder? Nicht so viel, wie Sie denken würden. Derzeit verkehren zwei Containerschiffe mit jeweils 700 Einheiten auf einer Strecke von 1,000 Kilometern (600 Meilen) auf dem Jangtse. Es gibt ein Kreuzfahrtschiff mit 1,000 Passagieren, das dreistündige Touren durch die Drei Schluchten unternimmt. Es gibt bereits unzählige batteriebetriebene Fähren, Versorgungsschiffe und Schlepper, die leise durch Binnen- und Hafengewässer gleiten. Die gesamte Binnenschifffahrt und etwa zwei Drittel der Kurzstreckenseefahrten wie Strecken zwischen Deutschland und Norwegen sind mit Batterien völlig machbar, und wo etwas elektrifiziert werden kann, wird es das auch sein, einfach weil die Betriebs- und Wartungskosten so niedrig sind, dass sie den Rest sprengen Die Gesamtbetriebskosten betragen Elemente außerhalb des Wassers.

Aber das bleibt immer noch übrig große Schiffe, die den Ozean überqueren. Sicherlich spielt Wasserstoff da eine Rolle? Nun, zuerst die gute Nachricht. Etwa 55 % des Massenguttransports werden radikal zurückgehen. Das meiste davon sind Massenkohle, Öl und Gas, und das verschwindet in jeder rationalen Welt. Der Rest ist rohes Eisenerz, das durch den Einsatz von Ökostrom und Wasserstoff zur Entfernung von überschüssigem Sauerstoff aus dem Eisen anstelle von Kohle durch dessen Entrostung die Verarbeitung von viel mehr davon in der Nähe von Minen ermöglichen wird. Der Containertransport wird zunehmen, aber nicht annähernd so stark wie der Rückgang bei Massengütern.

Zwischen der Elektrifizierung von Kurzstrecken und dem Wegfall der Langstreckenschifffahrt ist nicht annähernd so viel Energie erforderlich. Ich schätze, dass im Jahr 70 etwa 2100 Millionen Tonnen Diesel oder Äquivalent benötigt werden. Und im Moment produzieren wir bereits 70 Millionen Tonnen Biodiesel, den größten Teil davon verschwenden wir einfach für den Landtransport, der elektrisierend sein wird.

Dies ist jedoch eindeutig ein Fall, in dem die maritime Industrie und der Wasserstoff als Energieträger das Unvermeidliche nicht erkannt haben. Organisationen wie das ICCT verwenden immer noch Wasserstoff für Schifffahrtsstudien, einschließlich flüssigem Wasserstoff, etwas, das so schwierig zu verarbeiten ist, dass die Raketenindustrie davon abweicht und auf flüssiges Methan umsteigt. Und die Schifffahrtsindustrie wurde von Ammoniak- und Methanol-Lobbyisten mit der Behauptung verführt, dass ihre aktuellen Produkte genauso billig seien wie bestehende Schiffstreibstoffe – das ist nicht der Fall –, dass sie sauber verbrennen – so viel ist wahr –, dass sie kohlenstoffarm seien – das ignoriert die sehr hohen vorgelagerten Kohlenstoffschulden bei ihrer Herstellung – und dass tatsächlich kohlenstoffarme Well-to-Wake-Versionen in Zukunft billig sein werden – eine völlige und völlig schamlose Lüge.

Infolgedessen verschwenden große Schifffahrtskonzerne wie AP Moller-Maersk Geld für Zweistoffschiffe, die weiterfahren können Methanol oder Ammoniak, und LNG-Schiffe sind eine recht kurzsichtige Wachstumsbranche. Und Maersk schließt hauptsächlich Aufträge für Biomethanol ab, nicht für synthetisches Methanol. Das sind also eigentlich schlechte Nachrichten für Wasserstoffbefürworter, keine guten Nachrichten. Die wirtschaftlichen Verhältnisse werden sich so entwickeln, wie sie sich entwickeln. Die Internationale Energieagentur (IEA) stimmte Ende 2023 mit einem ziemlich beeindruckenden Bericht bei E-Kraftstoffe. Trotz ihrer sehr optimistischen Stromkosten für völlig neue Wind- und Solarparks, die brandneuen integrierten Industrieanlagen gewidmet sind, die in einem Prozess Kohlendioxid erzeugten, das in einem anderen mit grünem Wasserstoff verwendet wurde, waren grüne Kraftstoffe vier- bis sechsmal so teuer wie aktuelle Schiffskraftstoffe und doppelt so teuer wie Biokraftstoffe.

Ich habe Bottom-up-Kostenanalysen mit den derzeit günstigsten Elektrolyseuren, den Standardbilanzzahlen der Anlagen und dem günstigsten und am meisten verfügbaren Strom auf dem Planeten durchgeführt, Quebecs 49 US-Dollar pro MWh, 24/7/365, amortisierte Wasserkraft und Übertragung, und bin gekommen bei synthetischen Kraftstoffen im gleichen Bereich wie die IEA.

Aber Elektrolyseure werden billiger, rufen frustrierte Wasserstoff-Befürworter. Es spielt keine Rolle. Sie machen vielleicht 8 % der Kosten aus, sodass synthetische Kraftstoffe nicht wesentlich billiger werden, selbst wenn man sie kostenlos zur Verfügung stellt. Aber der Strom wird kostenlos sein, rufen Befürworter. Nein, es bedarf immer noch der Weitergabe, Verbreitung und Festigung, und die Organisationen, die es herstellen, müssen Gewinne erwirtschaften. Zeitweise wird es günstigeren Strom geben, aber wenn die Kapitalkosten für E-Fuels-Anlagen so hoch sind, müssen sie mit viel höheren Kapazitätsfaktoren betrieben werden.

Also kein Wasserstoff für die Schifffahrt. Aber sicher am Himmel? Denken Sie daran, dass die Raumfahrtindustrie, die Teil der Luft- und Raumfahrt ist, versucht, sich vom flüssigen Wasserstoff zu verabschieden, weil er so schwer zu handhaben ist. Gelegentliche Raketen, umgeben von hochqualifizierten Spezialisten, sind für die kommerzielle Luftfahrt keine reproduzierbare Lösung. Reiner Wasserstoff in gasförmiger Form kann an Bord von Flugzeugen nicht ausreichend mit Energie versorgt werden. In flüssiger Form benötigt es bauchige Tanks im Inneren des Rumpfes mit Passagieren, die Temperaturen um etwa 273 °C wärmer bevorzugen, und zwar in Celsius. Diese bauchigen Tanks müssen sich zur Sicherheit von Passagieren und Besatzung im hinteren Teil des Flugzeugs befinden, denn wenn sie sich entleeren, würde das Flugzeug zu schwer werden und vom Himmel fallen. Es gibt keinen Weg zur Zertifizierung für die Wasserstoff-Luftfahrt. Alternative Flugzeugdesigns passen auf keine aktuellen Flughäfen. Und Flughäfen hätten im Umgang mit flüssigem Wasserstoff außerordentliche Kosten und Herausforderungen.

Aber auch die Luftfahrtindustrie hat das Memo zu Wasserstoff und daraus hergestellten Derivaten nicht erhalten und verstanden. Zur Erinnerung: Die IEA stellte fest, dass synthetische Kraftstoffe viel teurer wären als aktuelle Kraftstoffe. Aber das war im besten Fall der Fall. Die aktuelle Realität ist, dass es für die 25 europäischen Vorschläge für synthetischen, nachhaltigen Flugkraftstoff nicht gelungen ist, eine Fluggesellschaft zu finden, die bereit ist, dafür zu zahlen derzeit 10-fache Kosten für E-Kerosin. Infolgedessen haben diese Vorschläge noch keine endgültige Investitionsentscheidung getroffen, was sie mit praktisch allen Vorschlägen für grünen Wasserstoff gemeinsam haben, die sich nicht auf Ammoniak für Düngemittel beziehen, eine klare und dringende Notwendigkeit für die Dekarbonisierung.

Womit werden Flugzeuge also betrieben? Es überrascht nicht, dass die Luftfahrtindustrie bereits Millionen Tonnen nachhaltiger Biokraftstoffe für die Luftfahrt kauft und die Kapazität regelmäßig steigt. Auch hier sind sie zwar 2- bis 2.5-mal teurer als die historischen Kosten für fossiles Kerosin, betragen aber im besten Fall nur die Hälfte der Kosten für synthetische Kraftstoffe und ein Viertel der aktuellen Kosten in Vorschlägen, bei denen die Kosten strikt gestrichen wurden.

Und wieder einmal sind Batterien weitaus geeigneter für ihren Zweck, als die Industrie offenbar bereit ist zuzugeben oder auch nur zu erkennen, insbesondere bei Hybridmodellen, bei denen die Umleitung und Reserve von Energie in Form von Biokraftstoffen mit einem Bordgenerator erfolgen kann. Im Jahr 2023 ein Hybridflugzeug flog zwölf Stunden lang vor der Landung und hatte noch Umlenk- und Reservereserven übrig. Heart Aerospace hat Hunderte von Bestellungen für seinen Hybrid-Turboprop mit 30 Passagieren und 400 Kilometern nutzbarer Reichweite. Studien im Jahr 2023 zeigten erstmals, dass bis zu 100 Passagier-Turboprops mit aktuellen Batterietechnologien eine Reichweite von tausend Kilometern haben könnten.

Das Potenzial besteht für Reichweiten von 3,000 Kilometern mit Ablenkung und Reserve durch Biokraftstoffe mit Siliziumchemie. Selbst wenn diese Chemikalien die 500 Wh/kg von CATL nur verdoppeln oder verdreifachen, können große Teile der Luftfahrt innerhalb des Kontinents zu 99 % der Zeit mit Elektronen betrieben werden. Der Flugverkehr wird in diesem Modell zwar langsamer, dafür aber deutlich leiser, günstiger und effizienter sein, so dass er am Ende wie jedes andere Transportmittel wirtschaftlich vorteilhaft sein wird.

In meiner Prognose für den Luftverkehr bis 2100, mit viel realistischeren, niedrigeren Prognosen zum Luftverkehrswachstum, werden im Jahr 110 nur 2100 Millionen Tonnen Biokraftstoffe benötigt.

Und um es klarzustellen: Biokraftstoffe können aus Abfallbiomasse hergestellt werden. Aus jeder Tonne getrockneter Biomasse können etwa 0.4 Tonnen Biokraftstoffe hergestellt werden. Haben wir genügend Abfallbiomasse? Das tun wir auf jeden Fall, allein weltweit verschwenden wir 2.5 Milliarden Tonnen Lebensmittel und allein in Europa 1.5 Milliarden Tonnen Viehmist. Der erste Alkohol zu Kerosin In Georgia in den USA wurde gerade ein Werk mit einer Zielkapazität von 9 Millionen Tonnen pro Jahr eröffnet. Dieser Alkohol wird aus Biomasse hergestellt, die aus praktisch jeder Biomasse fermentiert und destilliert wird, derzeit jedoch hauptsächlich aus Mais aus dem Mittleren Westen stammt. Dass eine Alkohol-zu-Flugzeugtreibstoff-Anlage die endgültige Investitionsentscheidung getroffen hat und keine Wasserstoff-zu-Flugzeugtreibstoff-Anlage diesen Meilenstein erreichen kann, sollte ein wichtiger Indikator dafür sein, welchen Weg die Branche einschlagen wird.

Und damit das Ende der Wasserstoff-Energie-Straße. Es gibt bereits leichte Fahrzeuge, und nur relative Fanatiker behaupten etwas anderes. Busse sind eine Selbstverständlichkeit. Die geringe Anzahl an Gabelstaplern, insgesamt 50,000, wird durch den Umsatz mit batterieelektrischen Geräten von über einer Million pro Jahr in den Schatten gestellt. Studien zu den Gesamtbetriebskosten im Lkw-Bereich und Tests wie „Run on Less“ machen deutlich, dass es keinen Lkw-Wasserstoff geben wird, aber einige Leute haben das Memo noch nicht erhalten. Die Netzspeicherung ist für das Molekül eine Sackgasse. Und selbst in den beiden letzten und schrumpfenden Märkten für verbrennbare Kraftstoffe, der Luftfahrt und der Schifffahrt, hat Wasserstoff keine wirkliche Hoffnung, Teil der Lösung zu sein.

Wird die Wasserstoff-Energiegeschichte im Jahr 2024 enden? Nein natürlich nicht. 25 Jahre Bürokratie, Ruf und Investitionen verfügen über eine Trägheit, die es lange über den Zeitpunkt hinaus am Laufen halten wird, an dem offensichtlich ist, dass die gesamte Idee in jedem betrachteten Segment im Vergleich zu Alternativen, die bereits besser funktionieren, heute billiger sind und billiger bleiben, fatale Fehler aufweist.

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2024/02/04/the-devolution-of-hydrogen-for-energy-over-25-years-is-a-fascinating-tale/