Manche Technologien werden so lange als Hoffnungsträger gehandelt, dass man irgendwann die Hoffnung verliert, sie würden je einsetzbar. In diesem Schwebezustand befindet sich etwa die Kernfusion, von der es seit circa 50 Jahren heißt, sie sei in 50 Jahren einsatzreif. Ähnliches scheint für die Wasserstofftechnik zu gelten, die ebenfalls seit Jahren als Alternative zu fossilen Kraftstoffen gehandelt wird, ohne sich durchzusetzen. Doch zumindest hier gibt es Neuigkeiten: Eine Idee von Forschern aus Erlangen könnte die Praxistauglichkeit des Wasserstoffs entscheidend verbessern.

Das hätte enorme Bedeutung: Anders als bislang gebräuchliche Brennstoffe wie Diesel, Schweröl, Benzin oder Kerosin verbrennt Wasserstoff ohne CO2-Emissionen. Eine Studie der Deutschen Energieagentur hat einmal hochgerechnet, wie groß die maximale Einsparung an Kohlendioxid wäre, wenn künftig alle Kraftwagen in Deutschland mit Wasserstoff betrieben würden. Ergebnis: Vier Fünftel aller verkehrsbedingten CO2-Emissionen würden vermieden.

Vergangenes Wochenende ist in Niedersachsen der erste Wasserstoffzug in Betrieb gegangen – ein interessantes Pilotprojekt, das über die Schwierigkeiten der Technik jedoch nicht hinwegtäuschen kann. Denn die Handhabung von Wasserstoff (chemisches Kürzel H2) ist extrem aufwendig und teuer, was den flächendeckenden Einsatz der H2-Energie bisher stark gebremst hat. Auch der Wasserstoffzug, der jetzt im Elbe-Weser-Dreieck verkehrt, ist vor allem für Nebenstrecken gedacht, wo Oberleitungen fehlen. Ansonsten wäre der Antrieb mittels wasserstoffgespeister Brennstoffzelle schlichtweg zu unwirtschaftlich.

Die Idee aus Erlangen soll das ändern. Sie klingt so verheißungsvoll, dass die Wasserstoffforscher aus Franken soeben als eines von drei Teams für den Deutschen Zukunftspreis 2018 nominiert wurden. Rückt damit die Antwort auf ungelöste Fragen der Energiewende in Reichweite?

Eine Annäherung in vier Schritten:

1. Das Element: Wasserstoff ist in der Natur stets an andere Elemente gebunden, er bedarf also einer Spezialbehandlung: Reiner Wasserstoff muss in einer Reaktion gewonnen werden. Dazu ist Energie nötig – und die stammt heute zu 96 Prozent aus fossilen Quellen, vor allem aus Erdgas. Wasserstoff kann auch emissionsfrei gewonnen werden, mittels Elektrolyse. Das ist ein beliebtes Experiment im Chemieunterricht: Mithilfe von Elektrizität wird Wasser aufgespalten, in Sauerstoff und eben Wasserstoff. Machte man das im großen Maßstab, und zwar mit Strom aus erneuerbaren Energien, dann käme man dem Traum vom sauberen Kraftstoff schon recht nah ...

... wenn nur die Handhabung von Wasserstoff nicht so kompliziert wäre! Sobald er mit Sauerstoff in Kontakt kommt, genügt ein Funke, und seine Energie verpufft in der berühmten Knallgasreaktion (die in der Schule noch beliebter als die Elektrolyse ist). Elementarer Wasserstoff ist also gefährlich. Außerdem hat Wasserstoffgas eine geringe Energiedichte, das heißt es birgt in großem Volumen wenig Energie. Deshalb wird das Gas entweder bei 600 Bar komprimiert, das entspricht dem hundertfachen Druck eines Fahrradreifens. Oder man verflüssigt es bei minus 253 Grad Celsius, einer Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt. Beides steigert die Energiemenge pro Raumeinheit – bedeutet aber auch großen technischen Aufwand und ist entsprechend teuer. Deshalb tun sich bis heute viele Autobauer mit der Wasserstofftechnik schwer, Tankstellen gibt es kaum. Bisher lohnt sich die Anwendung nur in einzelnen industriellen Nutzungsfeldern und in der Raumfahrt.

Seit neun Jahren suchen daher Wolfgang Arlt und Daniel Teichmann von der Universität Erlangen sowie Peter Wasserscheid vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien nach Wegen, Wasserstoff praxistauglich zu machen. An dem Projekt sind mittlerweile 30 Wissenschaftler beteiligt, auch ein Start-up mit 65 Mitarbeitern wurde bereits ausgegründet.

2. Die Idee: Der Wasserstoff soll für Transport und Lagerung gebunden werden, und zwar an ein Öl. Liquid Organic Hydrogen Carrier, kurz LOHC, nennt sich diese Idee eines flüssigen organischen Wasserstoffträgers. Auf diese Weise ließe sich mit dem H ₂ problemlos hantieren – per Tanklaster könnte man die Flüssigkeit von Nord- nach Süddeutschland bringen oder per Tankschiff von Australien nach Asien. Und vor dem Einsatz würde der Wasserstoff dann einfach wieder aus dem Öl herausgezogen ("Dehydrierung"). Damit wäre nicht nur das Transportproblem gelöst, sondern auch eine drängende Frage der Energiewende beantwortet: Wie den Strom speichern, der unregelmäßig in Solaranlagen und Windparks anfällt?