Kurs: Technik, Energie und Nachhaltigkeit | OnCourse UB

  • Lektion 5

    • Sektorenkopplung bei der H2-Nutzung

      Mit der Sektorenkopplung in der Erneuerbaren Energiewirtschaft wird das Ziel verfolgt, die Sektoren Industrie, Verkehr und Gebäude zu verbinden sowie die Kopplung des Strom- und Wärmesektors zu optimieren. Für die Sektorenkopplung spielen zwei bereits genannte Strategien eine zentrale Rolle: Elektrifizieren (E-Mobilität und Wärmepumpen) und Power-to-X. 

      Power-to-X

      Unter dem Oberbegriff Power-to-X werden Technologielinien zusammengefasst wie Power-to-Gas, Power-to-Liquid, Power-to-Heat und Power-to Chemicals. Klimaneutrale, synthetische oder biogene Brennstoffe wie Wasserstoff, Methan, Benzin oder Kerosin leisten vor allem in Sektoren, die sich für die Elektrifizierung nicht eignen, eine wichtige Rolle.

      Die Sektorenkopplung ermöglicht neben der Dekarbonisierung von Wärme und Verkehr zeitgleich eine Flexibilität für den Stromsektor, um die Volatilität von Sonnenstrom und Windstrom durch neue Speicher und Energieträger auszugleichen.
      Überschüssiger Strom aus Zeiten hoher Produktion wird stattdessen in den Sektoren Wärme und Mobilität, also auch für Heizzwecke oder für den Fahrzeugantrieb, genutzt werden. Wichtiges Bindeglied sind dafür neben Gasspeichern und Flüssigenergieträgern die regional und lokal nutzbaren Batteriespeicher. Neben der klassischen Kraft-Wärmekopplung, die vielerorts in Blockheizkraftwerken etabliert ist, geht es gegenwärtig um die zusätzliche Nutzung von bisher nicht genutzter Abwärme. Dazu zählen Abwärme-Rückgewinnungsverfahren aus Kläranlagen und Abluft aus Rechenzentren. Das Liquid-Organic-Hydrogen-Carriers (LOHC)-Verfahren zur Wasserstoffverflüssigung ist in seiner Gesamteffizienz wesentlich besser, wenn die Abwärme beim Hydrierprozess genutzt wird oder bei der Dehydrierung Abwärme, z.B. aus einem Stahlwerk oder einer Müllverbrennungsanlage, zum Einsatz kommen kann.

    • Nutzungsbereiche für H2
      Wasserstoff hat im Raketenantrieb bereits eine länger erprobte Rolle. Brennstoffzellenfahrzeuge haben sich jedoch wegen der Entflammbarkeit von Wasserstoff, fehlender Herstellung auf der Basis von Ökostrom und hohen Kosten nicht im Mobilitätssektor Fuß fassen können. Mit dem Druck der Dekarbonisierung der Eisen- und Stahlindustrie und Verkehrswende kommt nun mit dem bundesweiten Aufbau von Elektrolysekapazität Bewegung in die Wasserstoffwirtschaft. Denn die Grenzen der Elektrifizierung liegen in dem hohen Energiebedarf der energieintensiven Energiezweige wie der Eisen- und Stahlindustrie, Chemischen Industrie sowie der ganzen Energiewirtschaft. Die reine Elektrifizierung des Verkehrssektors als auch der Energiewirtschaft ist so gut wie ausgeschlossen.

      Die folgende Tabelle zeigt in der Übersicht zukünftige Bereiche der Wasserstoffwirtschaft:


      Beispielprojekte

      Deutschland hat die nationale Wasserstoffstrategie von 2020 in 2023 fortgeschrieben. Eine Fülle von Praxisbeispielen findet sich auf der Seite des BMWK und lohnt eines vertiefenden Studiums.

      • Im Projekt „BLUEPOWER“ geht es um die Entwicklung und Herstellung eines Abfallsammelfahrzeugs und einer Kehrmaschine mit einem modularen Systems von Wasserstofftanks und Brennstoffzellen. 
      • Im Projekt „Carbon2Chem“ sollen bei der Stahlerzeugung anfallende Hüttengase durch die branchenübergreifende Zusammenarbeit von Stahl-, Chemie- und Energieindustrie in wirtschaftlich verwertbare Vorprodukte für Kraftstoffe, Kunststoffe oder Düngemittel umgewandelt werden. 
      • „ELEKTRA“ heißt das weltweit erste Binnenschiff mit vollelektrischem Hybridantrieb, der aus Brennstoffzellen und Akkumulatoren besteht. ELEKTRA soll zeigen, dass Güterverkehr auf dem Wasser emissionsfrei möglich ist. Das innovative Schubboot wird im regionalen Verkehr in Berlin und Brandenburg sowie für überregionale Fahrten bis Hamburg erprobt.


      Wasserstoffantrieb für den PkW? (Audio)

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