Kategorie: Wissenschaft

Die Stadt im Westen der Republik – exakt zwischen Aachen und Köln gelegen – wurde im Bombenkrieg fast vollständig zerstört.

In das Kreisgebiet von Düren fallen der Hambacher Forst und der Braunkohletagebau des Rheinischen Braunkohlereviers.

Da die Tage des Braunkohleabbaus nach Meinung vieler Menschen gezählt sind, machen sich die Verantwortlichen in Düren selbstverständlich Gedanken um die Zukunft. Ein Baustein:

Der Kreis Düren geht in die Offensive und möchte europaweit der Vorreiter für nachhaltige Antriebstechnik auf Straßen und Schienen werden. Bis 2030 soll dort der komplette öffentliche Nahverkehr emissionsfrei sein. Dafür will der Kreis in Zusammenarbeit mit der regionalen Wirtschaft vor allem auf die Wasserstofftechnologie setzen.

Das ist zunächst mal sehr lobenswert. Vor allem, dass die Selbstbeschränkung auf den Öffentlichen Nahverkehr und Fahrzeuge der eigenen öffentlichen Verwaltung gegeben ist:

Vorgesehen ist, dass der Kreis Düren bis 2022 die ersten 60 Wasserstoffbusse kauft, dazu 60 Autos, drei Lkw und den ersten Zug. Abhängig sei der Plan jedoch vom deutschen Markt. Landrat Spelthahn, Martin Robinius (FZJ) und Stefan Küppers (Westnetz) betonen gemeinsam, dass sie die deutschen Hersteller von Wasserstoffzügen und -bussen „aus dem Dornröschenschlaf wecken“ wollen.

Düren will nicht die Welt retten, sondern ein Konzept realisieren, welches sich fast komplett durch Düren und seinen Partnern selbst realisieren lässt:

• Von der Herstellung des benötigten Wasserstoffs zur Umwandlung in Strom mittels Brennstoffzellen in den Fahrzeugen, über die
• Bereitstellung der zur Betankung der Fahrzeuge benötigten Infrastruktur bis hin zum – da liegt eine gewisse Unsicherheit (s. zweites Zitat)
• Erwerb der nötigen Fahrzeuge bis 2022.

Meines Erachtens eine runde Sache.

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Der Idee liegt die Vorstellung zu Grunde, dass es überschüssigen Strom gibt, der heute noch exportiert werden muss. Dieser Strom soll Strom aus erneuerbaren Energien sein. Statt den Strom für wenig Geld weg zu geben, könnte er doch viel besser in Form von Wasserstoff gespeichert werden. Wasserstoff, der mittels einer Brennstoffzelle wieder in Strom zurückverwandelt werden kann. Strom, welcher Fahrzeuge antreibt.

Das Prinzip kennt der ein oder andere Leser vielleicht noch aus der Schulzeit:

Elektrolyse: Man nehme Wasser, schließe Strom an und erhält, wenn der Strom fließt, wie durch ein Wunder am Minuspol Wasserstoff, am Pluspol Sauerstoff sauber getrennt. Ist natürlich keine Wunder: Hier klicken.

Düren will eine Anlage bauen, die den Wasserstoff unter Verwendung von überschüssigem Grünem Strom in großem Stil herstellt. Damit sollen dann die bis 2022 anzuschaffenden Fahrzeuge betankt werden.

Wo genau die zukünftigen Standorte für die Wasserstoffproduktion liegen sollen, soll in entsprechenden Gutachten geprüft werden. Den Anfang der Produktion sollen unter anderem das Forschungszentrum Jülich und der Windpark Merzenich machen. Bis 2022 soll eine erste, rund 2,6 Kilometer lange Pipeline in Düren das Gelände von Rurtalbahn (Schienenverkehr) und Dürener Kreisbahn (Bus) versorgen.

Wenn man denn schon mal Vorreiter in Sachen Wasserstoff ist, will Düren selbstverständlich auch andere am realisierten Konzept teilhaben lassen.

Das Konzept sieht auch vor, dass der Kreis bis zum Jahr 2026 ein „Wasserstoffexporteur für die Oberzentren Köln und Aachen und benachbarte Kreise“ werden kann. Bis 2030 soll dann die regionale regenerative Produktion in ein „nationales und internationales Wasserstoffkonzept“ integriert und an ein nationales Pipelinenetz angeschlossen werden.

Spätestens hier stellen sich dem aufmerksamen Betrachter ein paar Fragen:

1. Stehen bei der Versorgung mit Strom die Haushalte, die Industrie oder die Elektromobilität – dazu gehört auch der Antrieb mittels Brennstoffzelle – im Vordergrund?
2. Könnten Haushalte heute komplett mittels erneuerbarer Energie (Wasserkraft, Biomasse, Wind, Sonne) versorgt werden?
3. Haushalte mit und ohne Mobilität?
4. Ist Wasserstoff wirklich geeignet, um in großem Maßstab (national/International) Fahrzeuge zu bewegen?

zu 1. Bevor erneuerbare Energie zur Herstellung von Wasserstoff verwendet wird, sollten zunächst alle Haushalte – gut 40 Millionen in Deutschland – mit Grünem Strom versorgt werden. Diese Haushalte verbrauchen ziemlich regelmäßig 129 Terawattstunden (TWh) Strom: Hier klicken. Das sind etwa 033 TWh/Tag im Durchschnitt. Die Zahl der Haushalte steigt an, deshalb wird dort zukünftig eher mehr, denn weniger Strom benötigt.

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Einschub Hintergrundinformationen:

• Die Gesamtstromerzeugung betrug 2018 netto gut 540 TWh. Macht im

  

  Durchschnitt knapp 1,5 TWh pro Tag. Davon wurden

• 157,1 TWh durch Wind und Sonne erzeugt. Durchschnittlich 0,43 TWh pro Tag mal mehr, mal weniger.  Hinzu kommen noch
• 61,83 TWh durch Wasserkraft und Biomasse. Diese Energieträger sind zuverlässig verfügbar und grundlastfähig.um Strom handelt.
• 218,93 TWh Erneuerbare gesamt!
• 44,39 TWh wurden saldiert aus Deutschland exportiert. Das sind 8,2% des 2018 in Deutschland erzeugten Stroms. Nehmen wir an, es handelte sich zu 100% um überschüssigen Grünen Strom handelt, so erfolgte der Export, weil dieser nicht zur rechten Zeit am richtigen Ort zur Verfügung stand.
• Beispiel 1: Am 8.12.2018 erzeugten Wind und Sonne 1,05 TWh Strom. Es war der windreichste Tag des Jahres. Hinzu kamen aus Wasserkraft und Biomasse noch 0,18 TWh Strom. Macht zusammen 1,23 TWh Strom. Die Gesamtstromerzeugung betrug 1,63 TWh. Davon wurden 0,34 TWh exportiert. Ein Import fand nicht statt. Benötigt wurden am 8.12.2018 – einem Samstag – 1,29 TWh Strom. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass der die 1,23 TWh erneuerbare fast  ausgereicht hätten, wenn denn der erzeugte Strom überall zur Verfügung gestanden hätte.Aber: Es hätte keinen überschüssigen Wind und Sonnenstrom gegeben, um
• Beispiel 2: Am 11.1.2018  – dem windärmsten Tag des Jahres – erzeugten Wind und Sonne 0,06 TWh Strom. Hinzu kamen die verlässlichen 0,18 TWh aus Wasserkraft und Biomasse. Macht zusammen 0,24 TWh bei einer Gesamterzeugung Strom 1,52 TWh. Das sind 15%. Exportiert wurden saldiert lediglich 0,01 TWH. Benötigt wurden an diesem Donnerstag also 1,51 TWh von denen lediglich 0,24 TWh von den Erneuerbaren erzeugt wurden.
• Die beiden Beispiele belegen eindrucksvoll, dass eine Durchschnittsrechnung bezgl. der Stromerzeugung wenig hilfreich ist. Der Strom wird heute genau in dem Moment erzeugt, wenn er gebraucht wird. Da der Stom aus Wind und Sonne nur sehr unregelmäßig zur Verfügung steht, nutzt eine Aussage wie: Hier klicken nichts. Weht kaum Wind, scheint kaum die Sonne, ist entsprechend wenig Strom da. Da nützt z.B. auch eine Verdoppelung der Sonnen- und Windkraftwerke nicht viel. In Beispiel 2 wären dann 0,3 statt 0,24 TWh erzeugt worden.
• Ohne grundlastfähige, verlässliche Stromerzeugung wird ein Industrieland wie Deutschland niemals bestehen können. Wenn es denn keine fossilen Energieträger sein sollen, kann nur noch der Wiedereinstieg in die Kernenergie weitgehend CO2-freie Energiegewinnung gewährleisten.

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weiter zu 1.: Aus den Hintergrundinformationen kann man schließen, dass nicht mal an jedem Tag genügend Grüner Strom zur Verfügung stünde, um den Strombedarf der gut 40 Millionen Haushalte zu befriedigen. Dabei verbrauchen diese lediglich gut 23% des gesamten erzeugten Strom in Deutschland.

zu 2.: Wie aus den Hintergrundinformationen unschwerlich zu erkennen ist, wäre in 2018 kein Grüner Strom übriggeblieben, um die Wasserstoffproduktion zu betreiben. Selbstverständlich kann der Kreis Düren, Strom aus einem Windpark o.a. dazu verwenden. Dieser Grüne Strom fehlt dann eben woanders. Er muss ersetzt werden. Durch Strom aus fossilen Energieträgern. Diese Aussage gilt generell. Es ist eine Legende, dass Deutschland so viel Strom erzeugt, dass bereits exportiert werden muss. Der Export ist nur der mangelnden Verfügbarkeit des Stroms am rechten Ort zur richtigen Zeit geschuldet.

Stromtrassen wären übrigens nur eine sehr teure und wenig effiziente Lösung. Denn um  etwa 8% des erzeugten Stroms zur rechten Zeit an den richtigen Ort in Deutschland  zu transportieren statt ihn zu exportieren, ist ein Riesenaufwand nötig, der in keinem Verhältnis zum Effekt steht. Weder ökonomisch, energiepolitisch noch umweltpolitisch. Eine Teilung Deutschlands durch 1 Kilometer breite Trassen wäre ein Super-Gau. Für fast nichts: Hier klicken!

zu 3.: Alle unsere Überlegungen gingen bisher davon aus, dass der Strombedarf so bliebe, wie er z.Zt. ist: Etwa 550 TWh pro Jahr. In dem Moment aber, wo die Elektromobilität die fossile Mobilität in der Fläche ersetzt, steigt der Strombedarf enorm. Wir haben gesehen, dass die Erneuerbaren bereits heute nicht ausreichen, um den aktuellen Bedarf zu decken. Wie der 11.1.2018 belegt würde auch eine Verdoppelung oder Verdreifachung  der Kapazität nicht ausreichen.

An immerhin 27 Tagen in 2018 haben Wind und Sonne nicht mal 0,2 TWh Strom erzeugt. An 69 Tagen waren es zwischen 0,2 und 0,3 TWh. Das ist mit fast 100 Tagen von 365 in 2018 unter o,3 TWh schon recht wenig.

zu 4.: Wie bereits gestern in der Kolumne „Guten Morgen, lieber Leser“ angedeutet, ist der Wirkungsgrad der Stromerzeugung mittels Wasserstoff und Brennstoffzelle höchst ineffizient. Das ist der größte Nachteil gegenüber einem Lithium-Ionen-Akku, der heutzutage für Elektroautos verwendet wird. Um die gleiche Fahrleistung mit Wasserstoff zu realisieren ist bis zu 4x mehr Energie nötig, als mit einem LI-Akku.

Mehr dazu erfahren Sie gleich um 14:oo Uhr: Wirkungsgrad Brennstoffzelle

Fazit:

Die Idee Dürens ist nur auf den ersten Blick gut. Leider bzw. Gott sei Dank* reichen die Wetterverhältnisse in Deutschland nicht aus, um in absehbarer Zeit – ich meine sogar, es sei dauerhaft schlicht unmöglich – die Stromversorgung Deutschlands mit Wind, Sonne, Wasserkraft und Biomasse sicherzustellen. Deshalb ist der Gedanke überschüssigen Grünen Strom in Wasserstoff zu transformieren und dann den mittels Brenstoffzelle wiedergewonnenen Strom zum Antrieb von Fahrzeugen zu verwenden, falsch. Es gibt – wie gezeigt –  keinen überschüssigen Grünen Strom in Deutschland.

Dass dennoch solch ein Projekt in Angrif genommen werden wird, ist der Tatsache geschuldet, dass die allermeisten menschen keine Ahnung haben und es deshalb gut finden. Die, die Ahnung haben und es dennoch tun, verdienen sich schlicht und ergreifend eine goldene Nase. Oder sie heimsen den Ruhm ein, etwas ganz Tolles für die Umwelt getan zu haben. Was nicht der Fall ist.

Der Wasserstoffbus verbraucht Grüne Energie, die anderswo durch fossile Energie ersetzt werden muss. Das bringt für die Umwelt nichts.

Ist eigentlich ganz einfach, oder?

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Ergänzungsinfo:

Auf den ersten Blick erinnert der hohe Turm in der Mitte an einen Wachturm. Aber wir sind hier nicht etwa auf einem Militärgelände, sondern in einer Forschungsanlage für Wasserstoff. Und rings um das hohe Metallgerüst stehen auch keine Baracken, sondern Spiegel. Sie alle sind auf dieses eine Gerüst ausgerichtet – und zwar genau auf einen bestimmten Punkt daran. Wie in einem Brennglas bündeln sie die Sonnenstrahlen auf diesen Punkt.

Willkommen im Hydrosol Plant Almeria im Süden Spaniens. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt die Anlage zusammen mit griechischen, niederländischen und spanischen Partnern. Seit Ende November 2017 wird hier Wasserstoff erzeugt – und zwar direkt mit Hilfe der von den Spiegeln gebündelten Sonnenenergie.

Bei 1400 Grad Celsius im Reaktor werden Sauerstoffmoleküle freigesetzt. Im zweiten Schritt passiert zwischen 800 und 1000 Grad die eigentliche Wasserspaltung. Aus H2O wird Sauerstoff (O) und gasförmiger Wasserstoff (H2). Dieser Wasserstoff könnte zum Beispiel dafür genutzt werden, Fahrzeuge mit Brennstoffzelle anzutreiben.

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*Wenn sich die Windräder stark drehen, die Sonnenkollektoren ´dampfen`, haben wir gewöhnlich sehr stürmisches  bzw. sehr heißes Wetter. Das ist m. E. auch nicht das, was ich zur Rettung der Welt dauernd ertragen möchte. Mir sind windarme Tage mit nicht zu starker Sonneneinstrahlung am liebsten.Im Grund genau die 100 Tage, die für die Erneuerbaren Wind und Sonne am wenigstens geeignet sind.

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