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Energiewende Wie alles elektrifiziert werden kann

Ladestation für vollelektrische E-Trucks in Hamburg
Ladestation für vollelektrische E-Trucks in Hamburg: Aufgrund des technologischen Fortschritts bei Batterien setzen die meisten Lkw-Hersteller darauf, dass Strom Dieselkraftstoff ersetzen wird. | Foto: Imago Images / Hanno Bode
Chris Goodall, Buchautor,
Consultant und Berater

Die Energiewende wird durch das anhaltend schnelle Wachstum von Wind- und Solarenergie in Verbindung mit dem Einsatz von Batterien und Wasserstoff befeuert. Diese Treiber sind von entscheidender Bedeutung für die angestrebte Elektrifizierung sämtlicher Bereiche – nicht zuletzt Heizungsanlagen und öffentliche Verkehrsmittel.

Die gute Nachricht ist, dass 80 Prozent der Energiewende bereits mit der heutigen Technologie zu bewerkstelligen sind. Doch es gibt noch viele Hürden zu überwinden. 

Synchronisierung von Stromangebot und -nachfrage

An oberster Stelle steht das Problem der Intermittenz und Unvorhersehbarkeit der Wind- und Solarstromversorgung. In einer Reihe von Ländern werden Batterien ausreichen, die nachts Strom speichern. Aber in weiten Teilen der Welt könnte der Speicherpuffer durch Wasserstoff bereitgestellt werden. Wenn Strom im Überfluss vorhanden ist, wird er durch Elektrolyseure in Wasserstoff umgewandelt. Dieser grüne Wasserstoff kann dann in unterirdischen Kavernenspeichern gespeichert und zur Stromerzeugung verwendet werden, wenn der Strom knapp wird. Damit würde Wasserstoff in den Mittelpunkt der Energiewende rücken – falls die Technologie jemals so günstig wird, dass sie wirtschaftlich ist.

Verkehr

Als nächstes haben wir das Thema Verkehr: Die Elektrifizierung von Autos, Zügen, Fahrrädern und sogar Bussen ist mittlerweile gang und gäbe. In anderen Bereichen gibt es jedoch erhebliche Probleme.

Nehmen wir den Flugverkehr. Wasserstoff sowie Ammoniak, eine chemische Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff, die als Quelle für reinen Wasserstoff verwendet werden kann, eignen sich vermutlich nicht für Flugzeuge, wohl aber für Schiffe. Die Luftfahrtindustrie wird stattdessen synthetisches Kerosin verwenden müssen, bei dem der Wasserstoff Bestandteil von künstlich hergestelltem Kohlenwasserstoff ist. Das wird jedoch wahrscheinlich viel teurer sein als herkömmliches Kerosin und große Mengen an Strom (für den Wasserstoff) und eine Kohlendioxidabscheidung (für den Kohlenstoff) notwendig machen. Ganz zu schweigen von den Auswirkungen der Kondensstreifen der Flugzeuge auf die globale Erwärmung.

 

Was die Schifffahrt betrifft, so ist Ammoniak vielleicht billiger als Methanol, aber letzteres wird zunehmend für den Einsatz in „Dual-Fuel“-Schiffen verwendet, nicht zuletzt, weil es einfacher zu verarbeiten ist. Pionierunternehmen werden in der Lage sein, Methanol aus organischen Abfällen herzustellen. Aber diese Quelle wird versiegen, und die Massenproduktion von Methanol wird von Kohlenstoffabscheidung in großem Maßstab abhängen.

Bei Schwerlastfahrzeugen ging man lange Zeit davon aus, dass Wasserstoff-Brennstoffzellen die Energiequelle der Zukunft sein würden. Doch aufgrund der Verbesserungen bei Batterien, einhergehend mit einem geringeren Gewicht, setzen die meisten Hersteller darauf, dass Strom Dieselkraftstoff ersetzen wird.

Industrie

Einer der größten Emittenten von Treibhausgasen sind industrielle Anwendungen; hier wurden in der Vergangenheit nur langsam Fortschritte gemacht. Stahl, Zement, Hochtemperaturanlagen, Kunststoff, Kleidung und Landwirtschaft – all diese Branchen müssen sich umstellen.

Es scheint, dass Wasserstoff Kohle in der Primärstahlherstellung ablösen wird. Es ist aber nicht klar, ob die Industrie über das nötige Kapital verfügt, um diese Umstellung zu finanzieren. Eine Lösung könnte darin bestehen, die Stahlproduktion in Länder zu verlagern, in denen Wasserstoff dank niedriger Strompreise billig produziert werden kann, wie zum Beispiel in Australien und Schweden.

Die globalen Zementhersteller gehen andere Wege. Das Baustoffunternehmen Heidelberg setzt vor allem auf die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung. Andere gehen davon aus, dass Alternativen zu Zement die CO2-Emissionen aus dem Herstellungsprozess reduzieren werden. In jedem Fall wird sich die CO2-Besteuerung aufgrund der hohen CO2-Intensität der Industrie unverhältnismäßig stark auswirken.

Industrien wie die Keramikindustrie und die Papierherstellung könnten die dort erforderlichen Temperaturen von 1.000 Grad und mehr mit Hilfe von Strom erzeugen. Einige Unternehmen gehen diesen Weg, während andere beginnen, in Wasserstoff zu investieren. Da Wasserstoff bei der Verbrennung jedoch weniger Wärme erzeugt, ist er für die Keramikherstellung nicht so gut geeignet wie Erdgas. Zudem lassen sich mit Strom unter Umständen nicht die hohen Temperaturen erzeugen, die in der Keramikindustrie gefordert sind.

Die Ölindustrie ist überzeugt, dass die Nachfrage nach petrochemischen Erzeugnissen robust bleiben wird, selbst wenn die an den Verkehrssektor verkauften Mengen zurückgehen. Die Erwartung robuster Verkaufszahlen dürfte nicht unberechtigt sein: Die moderne Wirtschaft ist zunehmend auf Einwegkunststoffe angewiesen. Die Dekarbonisierung von Kunststoffen erfordert eine Kombination aus effektiver Wiederaufbereitung (chemisches Recycling), massiver Reduzierung der aktuell rund 10.000 verschiedenen Kunststoffarten, besserer Haltbarkeit und effektiven Sammelsystemen.

Kleidung wird nur in geringem Maße recycelt, und die produzierte Menge nimmt weiter zu. Die Tragedauer von Kleidungsstücken ist in den 15 Jahren bis 2015 weltweit um 20 Prozent gesunken. Die Herstellung von Kleidung ist häufig CO2-intensiv, und die Industrie muss auf Materialien mit geringerem ökologischem Fußabdruck, wie zum Beispiel Hanf, umsteigen und ihre Produkte deutlich haltbarer und recycelbarer machen. Eine Folge davon ist, dass die Bekleidungsindustrie schrumpfen wird, wenn die Dekarbonisierung in Zukunft eine höhere gesellschaftliche Priorität erhält.