Dekarbonisierung von Industrie und Verkehr mit erneuerbarem Wasserstoff

Kurzfristig gibt es mindestens drei unmittelbare Einsatzmöglichkeiten für erneuerbaren Wasserstoff in den „schwer zu dekarbonisierenden“ Sektoren Industrie und Transport – und viele weitere werden folgen.

Alle Verwendungen von fossilem Wasserstoff durch erneuerbaren Wasserstoff ersetzen

Die chemische Industrie, die Stahlhersteller und Raffinerien sind der richtige Ausgangspunkt für die Entwicklung der Nachfrage nach erneuerbarem Wasserstoff, da sie bereits über den Wasserstoffbedarf verfügen und praktisch alle notwendigen Infrastrukturen bereits vorhanden sind. Im Jahr 2018 umfasste der globale Markt für reinen Wasserstoff ca. 74 Mt. Anreize für diese Industrien, erneuerbaren Wasserstoff anstelle fossiler Quellen zu nutzen, werden unmittelbare Auswirkungen auf die Treibhausgasemissionen haben.

Gleichzeitig könnten parallel dazu industrielle Anwendungen entwickelt werden, in denen Wasserstoff heute noch nicht eingesetzt wird, z. B. bei Stahlherstellern, die mit der Skalierung der Wasserstoffproduktion und der Industrialisierung der Elektrolyseure mitwachsen können. Die daraus resultierende Senkung der Kosten für erneuerbaren Wasserstoff würde wiederum Anreize für zusätzliche industrielle Anwendungen schaffen, in denen Wasserstoff heute nicht eingesetzt wird, sodass neue Industriezentren entstehen, die in der Nähe großer Quellen von erneuerbaren Energien und der Wasserstoffproduktion liegen.


Die Verwendung von erneuerbarem Wasserstoff in Brennstoffzellen im mittelschweren bis schweren Landverkehr

Diesel bleibt der Hauptkraftstoff für den überwiegenden Teil des mittelschweren bis schweren Landverkehrs, wie z. B. Busse, Lastwagen sowie einige Züge und Taxis. In vielen Anwendungen ist die direkte Elektrifizierung nicht zweckdienlich, da der Energiebedarf die praktischen Grenzwerte für Batterien überschreitet oder ein häufiges und zeitaufwendiges Aufladen erforderlich wäre, weshalb Batterien ungeeignet wären.

Wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen bieten eine praktikable kohlenstofffreie Alternative zu Transportanwendungen, bei denen eine direkte Elektrifizierung nicht machbar ist. Darüber hinaus haben Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen, wie auch batterieelektrische Fahrzeuge, null Endrohremissionen, was die Luftqualität erheblich verbessern kann.


Die Verwendung von E-Kraftstoffen auf Basis von erneuerbarem Wasserstoff in der Luft- und Schifffahrt

Die Notwendigkeit, Ladungen über große Entfernungen zu bewegen, macht die Luftfahrt und die Tiefseefrachtschifffahrt abhängig von energiedichten Kraftstoffen, die heute fast ausschließlich auf Öl basieren. Reiner Wasserstoff ist hier keine effiziente Lösung – aber aus erneuerbarem Wasserstoff gewonnene E-Kraftstoffe sind ein möglicher Weg zur Dekarbonisierung. Für die Luftfahrt scheint E-Kerosin, das aus erneuerbarem Wasserstoff und nachhaltigem Kohlenstoff hergestellt wird, die einzige praktikable Option im großen Maßstab zu sein. Für die Tiefseeschifffahrt können verschiedene Arten von E-Kraftstoffen die Lösung sein – hier sind weitere Machbarkeitsstudien und Demonstrationen erforderlich.

Industrie und Schwerlastverkehr gehören zu den Sektoren, die am schwierigsten zu dekarbonisieren sind, da sie einem intensiven globalen Wettbewerb ausgesetzt sind. Damit die Weltwirtschaft jedoch bis 2050 Netto-Null-Treibhausgasemissionen erreichen kann (wie erforderlich, um bis zum Ende dieses Jahrhunderts unter 1,5 °C zu bleiben), muss heute damit begonnen werden, in die Entwicklung dieser grünen Alternativen zu investieren. Politik, Industrie, Verbraucher und Wähler müssen alle ihren Teil dazu beitragen: Während erneuerbare Kraftstoffe heute deutlich teurer sind als die fossile Alternative, sind die Kosten für den Endverbraucher für z. B. den nachhaltigen Versand eines gekauften Artikels oder eines Flugtickets mit erneuerbaren Kraftstoffen relativ gering. Angesichts der ständig wachsenden Nachfrage der Verbraucher nach nachhaltigen Optionen können grüne Kraftstoffe bald zu einem Wettbewerbsvorteil werden.

 

 

 

Erneuerbare Energien im Verkehr

 

Direkte Elektrifizierung

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Indirekte Elektrifizierung durch erneuerbaren Wasserstoff

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Indirekte Elektrifizierung durch Brennstoffzellen

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Fossile Brennstoffe

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1   Well-to-Wheel (WtW) Energie-Effizienzen der Antriebstechnologien. 77 % Effizienz des batterieelektrischen Antriebs basierend auf 95 % Netzeffizienz, ~ 85 % Umwandlungs- und Lade-/Entladungseffizienz und 95 % Motoreneffizienz. 30 % Effizienz des Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebs basierend auf 78 % Elektrolyse-Effizienz, 78 % Effizienz für Transport, Speicherung und Verteilung von Wasserstoff, 54 % Effizienz der Brennstoffzelle und 95 % Effizienz des Motors. 13 % Effizienz des Verbrennungsmotor-Antriebs basierend auf 78 % Elektrolyse-Effizienz, 56 % CO2-Abscheidung und Synthetisierung und 30 % Motoreneffizienz. Annahmen basieren auf der T & E „Roadmap to decarbonising European cars“, 2018.