Wohin mit all dem grünen Strom aus der Windkraft? Bei der Suche nach Energiespeichern gilt Wasserstoff als Hoffnungsträger, das Verfahren dazu ist längst bekannt. Neu sind die Dimensionen, in denen es nun angewandt werden soll: Im Hamburger Hafen ist eine 100-Megawatt-Anlage geplant, der größte Wasserstoffelektrolyseur der Welt. Wieso sind wir nicht viel früher darauf gekommen?  Chemieprofessor Michael Fröba von der Universität Hamburg erklärt die komplexe Technologie im Interview.

ZEIT ONLINE: Wie macht man aus Windenergie Wasserstoff?

Michael Fröba: Erstmal wandelt man in einer Windkraftanlage Wind in Strom um. Diesen Strom nutzt man, um Wasser in seine beiden Komponenten zu zerlegen. Elektrolyse heißt das, wir kennen es noch aus dem Chemieunterricht: Man hält einen Pluspol und einen Minuspol ins Wasser, aus dem dann die Moleküle H2 und O2 entstehen – Wasserstoff und Sauerstoff.

ZEIT ONLINE: Wie sieht dieser Wasserstoff dann aus?

Fröba: Gasförmig. Wasserstoff wird erst flüssig bei minus 253 Grad Celsius, also bei Temperaturen, die wir hier auf der Erde nur künstlich erzeugen können. Wasserstoff ist ein sehr leichtes Element, das schnell diffundiert. Das heißt, er schwebt davon und verflüchtigt sich ins Weltall.

Chemieprofessor Michael Fröba © Michael Fröba

ZEIT ONLINE: Jetzt soll Wasserstoff aber genutzt werden, um Energie zu speichern. Wie funktioniert das?

Fröba: Das passiert im Zuge der Elektrolyse. Um den Wasserstoff vom Sauerstoff zu trennen, müssen wir natürlich erst einmal Energie aufwenden – den Strom aus der Windkraftanlage etwa. Diese Energie ist aber nicht vergeudet, sondern wird zu einem großen Teil auf die einzelnen Moleküle übertragen. Da bleibt sie, bis die Rückreaktion erfolgt. Charmant ist dabei auch: Will man mehr Strom speichern, braucht man nur größere Elektrolyseure – wie die 100-Megawatt-Anlage, die Wirtschaftssenator Westhagemann jetzt im Hafen bauen lassen will. Diese Technologie ist vom Prinzip und von den Ressourcen her nicht begrenzt.

ZEIT ONLINE: Ist es nicht gefährlich, so große Mengen von Wasserstoff zu lagern?

Fröba: Wasserstoff hat ein gewisses Gefährdungspotenzial, das lässt sich nicht leugnen. Aber das ist nichts, wo wir zum ersten Mal drüber nachdenken. In der chemischen Industrie wird Wasserstoff schon seit Langem eingesetzt, auch in großen Mengen und unter hohem Druck. Da gibt es Sicherheitsauflagen, aber im Prinzip ist das nichts anderes als beim Erdgastank oder beim Heizöl. Zum Speichern von großen Mengen Wasserstoff – etwa Überschüssen aus Elektrolyseuren – braucht es natürlich sichere Standorte. Da eignet sich der Hafen besser als beispielsweise Eimsbüttel. 

ZEIT ONLINE: Und wie lässt sich aus der Energie im Wasserstoffspeicher Strom herstellen?

Fröba: Das passiert in der Brennstoffzelle: Wasserstoff und Sauerstoff werden wieder zu Wasser verbunden. Dabei wird wieder Energie freigesetzt und die können wir nutzen. Im Fall von Wasserstoff und Sauerstoff lohnt sich der Vorgang besonders, weil es hier um sehr viel Energie geht. Wasser ist nämlich eine ziemlich stabile Verbindung. Das heißt, wir müssen für die Spaltung viel Energie aufwenden, bekommen aber bei der Rückreaktion auch wieder viel heraus.

ZEIT ONLINE: Gibt es dann nicht jedes Mal einen gewaltigen Knall?

Fröba: Sie meinen die Knallgasreaktion, die wird auch oft im Chemieunterricht vorgeführt: Man füllt einen Ballon mit Wasserstoff, hält den Bunsenbrenner dran, und dann knallt und blitzt es. In der Brennstoffzelle läuft das anders ab. Da werden die Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle zuerst noch in ihre Einzelbestandteile zerlegt. Und dann erst werden die Komponenten zusammengebracht. Da explodiert nichts.

ZEIT ONLINE: Bei der Hamburger Hochbahn sind zwei Busse mit Brennstoffzellenantrieb unterwegs. In deren Motoren läuft also auch diese Reaktion ab?

Fröba: Genau. Die Brennstoffzelle macht aus Wasserstoff und Sauerstoff Gleichstrom, und der treibt letztendlich den Motor an. Noch ein Vorteil: Das einzige Abfallprodukt bei dem Vorgang ist Wasser – anders als bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, bei der immer auch CO2 anfällt.