Von der Raketenwissenschaft zum Antrieb der Energiewende
Überflieger
Wasserstoff
„Fly me to the moon …“
Unbestätigten Gerüchten zufolge dachte Frank Sinatra 1964 bei diesem Song nicht an eine Liebschaft, sondern an Wasserstoff. Denn alkalische Brennstoffzellen waren es, die in den 60er Jahren die Apollo-Missionen der NASA antrieben – und dabei Strom, Wärme und sogar Trinkwasser an Bord produzierten. Auch die Mondlandung der Apollo 11, die Sinatra am 20. Juli 1969 vermutlich mit einem Scotch in der Hand in Palm Springs vor dem Fernseher erlebte, war nur mit flüssigem Wasser- und Sauerstoff möglich. Herkömmliche Akkus wären zu schwer gewesen.
H2 ist der Stoff, aus dem seit jeher Raumfahrtträume sind. Im All gibt es keine Tankstellen, keine Elektro-Ladesäulen und keinen ADAC, der bei Treibstoffmangel mit einem Ersatzkanister aushilft. An Bord von Raketen, Raumschiffen und bemannten Stationen wie der ISS kann es daher nur eine Antriebstechnologie geben, die absolut zuverlässig, platz- und gewichtssparend, sicher und autark funktioniert. Eine Antriebstechnologie, der viele auf unserem Planeten immer noch nicht den Durchbruch zutrauen: die Brennstoffzelle.
„Let me play among the stars …“
Auch in unbemannten Flugkörpern wie Satelliten oder Sonden sollen zukünftig regenerative Brennstoffzellensysteme Strom produzieren. Eigentlich sind dafür ja Solarzellen zuständig. Doch die produzierte Energie kann nicht ausreichend gespeichert werden, da große Akkus zu schwer sind. So konnten bisher überwiegend nur die Sonnenseiten von Himmelskörpern erforscht werden.
Airbus und das Deutsche Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeln nun reversible Brennstoffzellen, die mit geringen Mengen mitgeführtem Wasser- und Sauerstoff betankt werden. In schattigen Flugphasen wird damit Strom produziert. In sonnigen Phasen wird der Solarstrom genutzt, um das Wasser wieder in Wasser- und Sauerstoff aufzuspalten.
„Let me see what spring is like on Jupiter and Mars …“
Manche, wie damals Frank Sinatra, singen von einem Besuch auf dem Mars; andere arbeiten konkret daran. Damit in einer vielleicht gar nicht mehr so fernen Zukunft Menschen die Reise zum 56 Millionen Kilometer entfernten Planeten schaffen und im Anschluss auch auf dem Mars leben können, ist eins essenziell: Wasser.
An Bord der größten Mission der Menschheit würde das Wasser durch Solarzellen per Elektrolyse in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten. In einer Brennstoffzelle würde daraus Strom, Wärme – und wieder Wasser. Dieser geschlossene Kreislauf aus Strom, Wärme, Luft und Wasser könnte auf dem Mars lebenserhaltend wirken. Die Erforschung solcher geschlossenen Systeme wird vom DLR intensiv gefördert.
Bevor es jedoch auf den Mars geht, steht der Mond erneut auf dem Programm einiger internationaler Raumfahrtagenturen. So lässt derzeit die japanische JAXA von Toyota ein Mondfahrzeug entwickeln. Natürlich mit einer Brennstoffzelle. Der Rover soll vier Astronauten Platz zum Wohnen bieten, also eine Art Wohnmobil auf dem faszinierendsten Campingplatz werden. Geplante Reichweite: bis zu 10.000 Kilometer. Die Kombination aus Solarzellen und Brennstoffzellen soll es möglich machen.
„In other words, please be true …“
Zurück auf die Erde, auf den Boden der Tatsachen. Ganz ehrlich, Wasserstoff als sauberer Energieträger hat nicht nur eine Zukunft in der Raumfahrt, sondern mit Sicherheit auch in irdischen Anwendungen. Als Langzeitspeicher für Strom und Wärme, in der Mobilität und Industrie. Die Technologien sind seit Jahrzehnten vorhanden, erprobt und werden bis heute immer weiter verfeinert. In anderen Worten: Wasserstoff ist keine Raketenwissenschaft mehr. Mit H2 als verbindendes Element wird die Sektorenkopplung Fahrt aufnehmen.
„The best is yet to come“
Technologieoffenheit ist Grundbedingung für eine erfolgreiche Energiewende. Dazu gehören Erdgas, grünes Gas, Wasserstoff, Methan, Sonne, Wind – und deren kluge technologische Verknüpfung über alle Sektoren hinweg. Zum anderen muss die Energiewende bereits vorhandene und gesellschaftlich akzeptierte Energieinfrastrukturen mit einbeziehen. Längst etablierte Pipelines, wie sie OGE über 12.000 km in Deutschland betreibt, führen nicht zu Protesten von Bürgerinitiativen. Sie sind heute nutzbar und müssen nicht, wie Stromtrassen, mühsam über Jahrzehnte geplant und gebaut werden.
So kann mit unserer Hilfe in naher Zukunft erneuerbare Energie überall dort bereitstehen, wo sie gebraucht wird. Das ist es, was wir bei OGE unter einer intelligenten Sektorenkopplung verstehen: eine Sektorenkopplung, die sowohl Gas- als auch Stromnetze miteinander verknüpft und dadurch erneuerbare Energie in allen Verbrauchssektoren nachhaltig bereitstellt.
Das Beste, da sind wir uns mit Sinatra einig, wird jedoch noch kommen: Indem der Anteil grüner Gase wie Wasserstoff oder synthetisches Methan gesteigert und damit das fossile Erdgas ersetzt wird. Der Schlüssel dazu ist die Power-to-Gas Technologie. Mit ihr wird aus erneuerbarem Strom grünes Gas. Auch im Industriesektor spielt die Power-to-Gas Technologie eine zentrale Rolle. So hat auch der mit Power-to-Gas erzeugte grüne Wasserstoff enormes Potenzial, CO2 einzusparen. Derzeit wird Wasserstoff hauptsächlich aus fossilen Energieträgern wie Rohöl, Kohle oder Erdgas hergestellt. Nach Berechnungen der Deutschen Energie-Agentur (dena) können bereits durch einen Wechsel hin zu Wasserstoff aus Power-to-Gas Anlagen jedes Jahr 5,64 Mio. Tonnen CO2 eingespart werden.
Fazit
Frank Sinatra sang in den 60er Jahren von Reisen zum Mond und Mars, während auf der Erde fossile Energieträger wie nie zuvor verbraucht wurden. Es wird höchste Zeit für einen neuen Chartbreaker: Wasserstoff.
