Zoomposium mit Prof. Dr. Christopher Hebling: „Wasserstoff als Lösung – als Energieträger und Klimaschützer der Zukunft“
1. Informationen zur Person
In einem weiteren sehr spannenden Interview aus unserem Zoomposium–Themenblog „Energie und Klima“ sprechen Axel und ich diesmal mit dem deutschen Professor Christopher Hebling, der als Direktor für Internationales am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE letztes Jahr in den Vorstand des Forums für Zukunftsenergien e.V. gewählt wurde.
„Christopher Hebling ist Direktor für Internationales am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. Dort forscht der Physiker seit über 30 Jahren zu Solarzellen und Wasserstofftechnologien. Er baute den Bereich Wasserstofftechnologien am Institut auf, in welchem aktuell ein Team von 180 Wissenschaftler*innen, Ingenieur*innen und Studierenden zur Nutzung von Wasserstoff als nachhaltigem Energieträger für die globale Energiesystemtransformation, als Kraftstoff für die emissionsfreie Mobilität und als Basismolekül für nachhaltige Syntheseprodukte sowie an Brennstoffzellen forscht. Christopher Hebling engagiert sich als Beiratsmitglied, Jurymitglied, Berater und Vorstandsmitglied in vielen nationalen und internationalen Gremien und Veranstaltungen im Bereich der Wasserstofftechnologien und integrierten Energiesysteme.“ (Quelle: https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/news/2023/professor-christopher-hebling-verstaerkt-vorstand-des-forums-fuer-zukunftsenergien.html, Hervorhebungen hinzugefügt)
So ist er beispielsweise 2022 in den Expertenkreis „Transformation der Automobilwirtschaft“ berufen worden, der unter der Federführung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) der Bundesregierung steht.
„Dekarbonisierung, Digitalisierung und Stärkung der Liefernetzwerke: das sind die Herausforderungen und zugleich die Chancen der Automobilwirtschaft in Deutschland. […] Der Expertenkreis „Transformation der Automobilwirtschaft“ soll konkrete Handlungsempfehlungen erarbeiten, wie wir das Ziel der Klimaneutralität erreichen und Wertschöpfung sowie Arbeits- und Ausbildungsplätze am Automobilstandort Deutschland sichern können.“ (Quelle: https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Pressemitteilungen/2022/06/20220628-expertenkreis-transformation-der-automobilwirtschaft-nimmt-die-arbeit-auf.html, Hervorhebungen und Links hinzugefügt)
Und genau in diesem Kontext war ich auf Christopher Hebling und seine Arbeit in den entsprechenden Projekten gestoßen. Nach meinen Recherchen zum Thema „Erneuerbare Energien“ zu unserem vorgehenden Interview mit Christian Breyer „5 nach 12 beim Klima?“ war ich auf der Suche nach neuen Lösungen zur Substitution von fossilen Energieträgern durch Wasserstoff oder „E-Fuels“. Es geht mir ja nach wie vor nicht darum, nur die Probleme aufzuzeigen, sondern auch die konkreten Lösungsmöglichkeiten mitzuliefern. An dem aktuellen Zustand der deutschen Automobilindustrie kann man vielleicht ablesen, dass neue Lösungen hinsichtlich des Energieträgers notwendiger sind denn je.
Aus diesem Grunde wollte ich im Zusammenhang mit unserem Themenblog „Energie und Klima“ auch nochmal einen kompetenten Fachmann zu den Möglichkeiten der „alternativen Energiegewinnung und -speicherung“ befragen. Wobei der Schwerpunkt hier natürlich bei Herrn Professor Hebling aufgrund seiner wissenschaftlichen Arbeit natürlich auf den Wasserstofftechnologien liegt.
Besonders interessant ist das Interview mit ihm auch deshalb, weil er durch seine Expertise in den politischen und industriellen Gremien auch eine Menge Hintergrundwissen zu den institutionellen Umsetzungsmöglichkeiten mitbringt. Weil ich mich schon seit über 20 Jahren frage, woran es an der konkreten Umsetzung der Wasserstofftechnologien hakt, wollte ich ihn gerne einmal hierzu befragen. Hier schon einmal die Interviewfragen zu umserem gemeinsamen Zoomposium.
2. Interviewfragen: „Wasserstoff als Lösung – als Energieträger und Klimaschützer der Zukunft“
1. Sehr geehrter Professor Hebling momentan steht die Menschheit vor großen Herausforderungen, wie man es den Medien und den wissenschaftlichen Publikationen entnehmen kann. Einerseits geht die Internationale Energieagentur (IEA) in ihren Berechnungen von einer Steigerung des globalen Primärenergieverbrauchs bis 2040 um über ein Viertel (26,8%) des jetzigen Bedarfs aus. Andererseits müssen wir den CO2-Gehalt in unserer Atmosphäre senken („Dekarbonisierung“), um die Folgeschäden durch die „globale Erwärmung“ zu verhindern?
- Stecken wir hier in einem klassischen Dilemma, wenn wir in den ökonomischen Energiebedarf gegen die ökologischen Folgeschäden abwägen müssen? Oder wären die Folgeschäden in Wahrheit noch viel „unökonomischer“?
2. Sie sind Direktor für Internationales am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und wurden letztes Jahr in den Vorstand des Forums für Zukunftsenergien e.V. gewählt. Als Physiker forschen Sie bereits seit über 30 Jahren zu Solarzellen und Wasserstofftechnologien.
- Zunächst einmal eine etwas ketzerische Frage. Lohnt sich die Erforschung von „Solarwirtschaft“ für den nicht gerade „sonnenverwöhnten Standort“ Deutschland überhaupt? Bzw, gibt es in der Solarwirtschaft technische Unterschiede, ja nach dem, ob man in der Sahara oder in Deutschland Solarstrom gewinnt?
- Oder anders gefragt. Warum braucht es eigentlich so lange, dass sich diese doch wirklich nachhaltige, ressourcenschonende, klimaneutrale Energiegewinnung und -speicherung auf dem Energieversorgungsmarkt durchsetzt?
- Wie könnten ökologische und ökonomische Geschäftsmodelle für erneuerbare Energien aussehen, damit sich die Solarzellen- und Wasserstoffechnologie auch für den privaten Haushalt lohnen?
- Welche anderen Technologien für erneuerbare Energien halten Sie für weitere aussichtsreiche Anwärter für eine nachhaltige, ressourcenschonende, klimaneutrale Energieversorgung der Zukunft?
3. In einem Vortrag, den Sie in „Keynote Trinationales Wasserstoff Forum 2022“ gehalten haben, sprechen von einem zu erreichenden „Paradigmenwechsel“ oder vom dem „Energie-Trilemma: Umweltverträglichkeit, Energiesicherheit, Wirtschaftlichkeit“.
- Könnten Sie uns vielleicht zunächst einmal erläutern, warum Sie „Grünen Wasserstoff“ für den „Energieträger, der Zukunft“ halten? Und wie das Trilemma mit den anderen Faktoren Energiesicherheit und Wirtschaftlichkeit zu lösen ist?
- Welche Bedeutung spielt hierbei die Transformation von „grünem Wasserstoff“ in „E-Fuels“ (synthetische Treibstoffe, wie z. B. Ammoniak oder Methanol) eine Rolle für den Energietransport?
In dem Vortrag erwähnten Sie auch den weiteren Ausbau der direkten, elektrischen Anwendungen, wie z. B. E-Autos oder Akku-Technologie, die sich ergänzen oder zumnindest unterstützen in der Reduzierung der fossilen Energieträger.
- Wie bewerten Sie aber diese Alternativen im Vergleich zu Wasserstofftechnologien, wie z. B. E-Fuels oder Brennstoffzellen?
- Wie sieht es denn mit den Ressourcen von Rohstoffen (z. B. Lithium) für den Bau von Akkus aus?
4. In einem Artikel „Economics & carbon dioxide avoidance cost of methanol production based on renewable hydrogen and recycled carbon dioxide – power-to-methanol“ (Royal Society of Chemistry, 2018, https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/se/c8se00032h) untersuchen Sie mit Ihren Mitautoren die Wirtschaftlichkeit des „Direct Air Capture (DAC)“-Verfahrens um aus CO2 der Luft oder Biomasse im anschließenden „Power-to-X-Verfahren“ „E-Fuels“, wie z. B. Methanol, zu gewinnen.
- Ist eine nachhaltige Versorgung mit „E-Fuels“ angesichts des prognostizierten „Energiehungers“ überhaupt längerfristig möglich? Oder ist es nur als eine Übergangslösung zu betrachten, bis bessere Lösungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen?
- Wie sieht es mit der ökonomischen Bilanz dieser doch recht energieaufwändigen Verfahren aus?
- Müsste man hinsichtlich der ökologischen Bilanz nicht anstelle der „klimaneutralen“ E-Fuels eine negatives Saldo für den CO2-Gehalt in der Atmosphäre hinbekommen, um die schon jetzt vorhandenen Folgeschäden rückgängig zu machen?
5. Eine Möglichkeit, um an kostengünstigen, Grünen Wasserstoff zu gelangen, stellt zum Beispiel das 2009 gegründete Projekt „Desertec“-Foundation dar, das aus „TREC (Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation)“ hervorgegangen ist. Der in den „Sonnenwärmekraftwerken“ gewonnene Strom, soll mit Hilfe von Elektolysatoren Grünen Wasserstoff produzieren, der dann per Pipeline nach Europa transportiert werden soll.
- Warum dauert es eigentlich so lange, dass dieses bereits ausgereifte, technisch durchgeplante Projekt in die Praxis umgesetzt wird?
- Wie sehen die politischen Rahmenbedingungen für ähnliche Energieprojekte weltweit aus?
5. Der aktulle IPCC-Bericht „AR6 Synthesis Report: Climate Change 2023“ nennt ausdrücklich:
„Finanzen, internationale Zusammenarbeit und Technologie sind entscheidende Voraussetzungen für beschleunigte Klimaschutzmaßnahmen. Wenn die Klimaziele erreicht werden sollen, muss die Finanzierung von Anpassungs- und Minderungsmaßnahmen um ein Vielfaches erhöhen. Es gibt genügend globales Kapital, um die globalen Investitionslücken zu schließen, aber es gibt Hindernisse um Kapital in den Klimaschutz umzuleiten. Zu diesen Hindernissen gehören institutionelle, regulatorische Marktzugangshindernisse und die wirtschaftliche Anfälligkeit und Verschuldung in vielen Entwicklungsländern. Die Verbesserung der internationalen Zusammenarbeit ist über verschiedene Kanäle möglich. Die Verbesserung der technologischen Innovationssysteme ist der Schlüssel zur Beschleunigung der breiten Übernahme von Technologien und Verfahren.“ (AR6 Synthesis Report: Climate Change 2023, p. 111, https://www.ipcc.ch/report/ar6/syr/, übersetzt mit DeepL, Hervorhebungen hinzugefügt)
- Welche Meinung haben Sie zu diesem Analyseergebnis?
- Gibt es vielleicht auch noch andere Lösungsansätze, die wir bisher noch nicht so sehr auf dem „Schirm haben“, wie z. B. „Kernfusion“?
- Wie wird Ihrer Meinung nach unsere Erde in 50 Jahren aussehen?
Der Teaser zu unserem vollständigen Interview ist auf unserem Youtube-Kanal „Zoomposium“ unter folgendem Link zu sehen:
(c) Dirk Boucsein (philosophies.de), Axel Stöcker (die-grossen-fragen.com)
https://orcid.org/0009-0008-6932-2717
Lieber W. L.,
vielen Dank für Ihren Kommentar, auf den ich gerne kurz eingehen möchte, um die Faktenlage ein wenig gerade zu rücken.
Vielen Dank für Ihr Interesse und
viele Grüße
Philo
Lieber W.,
vielen Dank für Deine weitere Replik, die aber leider nichts wirklich Neues hinzufügt.
Zu 1.: „Atmosphärische CO2-Konzentrationen steigen weiter
„Die weiterhin hohen Emissionen ließen den CO2-Gehalt in der Atmosphäre weiter ansteigen.“ Stimmt, aber deshalb widerspricht dies ja nicht der nach wie vor korrekten Aussage „Mit sieben Prozent fallen die CO2-Emissionen aus fossilen Energieträgern mehr als viermal stärker als während der globalen Finanzkrise in 2008“.
Zu 2.: Okay, inwiefern die „Automobilwoche.de“ oder der VDA (Verband der Automobilindustrie) hier eine objektive Quelle zum Thema Transformation der Mobilität darstellt, sei einmal dahingestellt. Aber der Lobbyverband räumt ja selber ein „Der Wandel der Automobilindustrie ist in Deutschland in vollem Gange und noch lange nicht abgeschlossen. Er wird viele Verlierer kennen, aber auch Gewinner. Bislang ist der Saldo allerdings negativ: Einem Rückgang der Beschäftigung in der Branche seit 2019 von 75.000 Mitarbeitern steht nur ein Zuwachs von 29.000 Stellen gegenüber.“ Und das meinte ich mit: „Ich weiß nur, dass neue Technologien auch wieder neue Arbeitsplätze schaffen.“
Zu 3.: Entschuldige, aber dieser „Zeit-Artikel“ ist vom 7. Oktober 2004. Also 20 Jahre alt. Seitdem hat sich tatsächlich auch in der Forschung etwas getan ;-).
Zu 4.: Wie ich schon bereits geschrieben habe, sind die Pipelines bereits vorhanden, da sie vorher für Erdgas genutzt worden sind. Ein „Erster Liefervertrag für „grünen“ Wasserstoff“ (https://www.tagesschau.de/…/wasserstoff-import…)
ist schon unterschrieben, weitere werden in nächster Zeit noch folgen.
Zu 5.: Die Stromgestehungskosten (https://de.wikipedia.org/wiki/Stromgestehungskosten) betragen bei eienr Photovoltaik-Großkraftwerk 4,1–6,9 im Vergleich zu einem Erdgaskraftwerk das bei 10,9 –18,1 liegt. Oder als konkreter Zahlenwert, der Strom wird in den Arabischen Emiraten für 1 ct/KWh produziert und für 3,5 ct/KWh verkauft. In Stuttgart beträgt der Preis für Strom dann aber 32 ct/KWh. Das ist der größere Skanadal, warum die Marge bei den Energiekonzerne so hoch ist und wir nicht den günstigeren Preis bekommen. Darüber sollte man mal lieber diskutieren ;-).
Vielen Dank für Dein Interesse und
viele Grüße
Philo
Hallo Herr B.,
vielen Dank für Ihren bemerkenswerten Kommentar und Ihre berechtigte Rückfrage.
Der Begriff „ REDISPATCH“ war mir bislang auch noch nicht geläufig, daher habe ich ihn mal recherchiert. „Redispatch ist im Bereich des Stromhandels ein Eingriff zur Anpassung der Leistungseinspeisung von Kraftwerken auf Anforderung des Übertragungsnetzbetreibers mit dem Ziel, auftretende regionale Überlastungen einzelner Betriebsmittel im Übertragungsnetz zu vermeiden oder zu beseitigen […] Die Kosten des Redispatchs werden in Deutschland auf die Netznutzungsentgelte umgelegt.“ (https://de.wikipedia.org/wiki/Redispatch_(Stromnetz)) , hat mir Wikipedia mitgeteilt und dass die Redispatch-Kosten in Deutschland von 2011 von 42 Mio. € bis 2023 auf unglaubliche 3.086 Mio. € gestiegen seien. In Österreich wären sie im Vergleich relativ konstant geblieben.
Sie schreiben hierzu: „Auch wenn es vielleicht teurer ist, ständig den REDISPATCH durch die Endverbraucher zahlen zu lassen, hat diese Variante den Vorteil, dass durch die Erhöhung des Strompreises sich auch die darauf berechneten zusätzlichen Steuern automatisch erhöhen.
Ein Schelm, der Böses dabei denkt!“ Na, dann bin ich wohl ein „Schelm“, da ich hier sehr stark an „Böses“ denke.
Das ist mir auch schon bei meinen Recherchen des Häufigeren aufgefallen, dass Deutschland in Bezug auf Stromkosten eine gewisse „Sonderrolle“ spielt. Dies könnte aber auch dem geschuldet sein, dass wir hier keinen echten Wettbewerb im Bereich der Stromnetze haben, da der Markt unter den „Big Five“ (RWE, LEAG, EnBW, E. ON und Vattenfall) komplett aufgeteilt ist. Die marktbeherrschende Stellung dieser Unternehmen wird z. B. im aktuellen Marktmachtbericht des Bundeskartellamtes vom November 2024 offen angeprangert:
„Im aktuellen Bericht vom November 2024 stellt das Bundeskartellamt fest, dass die strukturelle Marktmacht im Bereich der Stromerzeugung fortbesteht. Die Kraftwerke des mit Abstand führenden Anbieters RWE waren im Vergleich zum vorherigen Berichtszeitraum zwar in weniger Stunden für die Deckung der Stromnachfrage unverzichtbar. Das Ausmaß der Unverzichtbarkeit – also die Zeiträume, in denen RWE den Marktpreis gezielt erhöhen könnte – lag aber immer noch in der Größenordnung der Vermutungsschwelle für eine marktbeherrschende Stellung.“ (https://www.bundeskartellamt.de/SharedDocs/Meldung/DE/Pressemitteilungen/2024/25_11_2024_Marktmachtbericht_Stromerzeugung.html)
Das macht den Skandal meines Erachtens nur noch größer, da die Weitergabe der „Redispatch-Kosten“ eigentlich nur die „Spitze des Eisberges“ darstellen. In dem Interview legte uns Herr Hebling mal konkrete Zahlenwerte offen. Der Strom wird in den Arabischen Emiraten wird für 1 ct/KWh produziert und für 3,5 ct/KWh nach Europa verkauft. In Stuttgart beträgt der Preis für Strom dann aber 32 ct/KWh. Das ist der größere Skanadal, warum die Marge bei den Energiekonzerne so hoch ist und wir nicht den günstigeren Preis bekommen.
Aber um auf Ihre konkreten Frage zurückzukommen: „Was kostet es denn pro Kilowattstunde, wenn zum Beispiel für die durchschnittlichen regelmäßig wiederkehrenden Kapazitäten der Abschaltung entsprechend Anlagen gebaut werden, die den ausgefallenen Strom in Wasserstoff umwandeln und bei Bedarf wieder verstromen? Und wenn entsprechend Kosten für den REDISPATCH eingespart werden.“ Dies kann ich Ihnen leider auch nicht beantworten, da nicht zu den Entscheidungsträgern gehöre. Interessant finde ich allerdings Ihren berechtigten Hinweis, da dies die Idee von Wasserstoff als Speicher für „überschüssige“ Energie unterstützen würde und damit eigentlich zu einer Senkung der Redispatch-Kosten führen müsste.
Insofern bleibt die weitere Entwicklung auch für die Preise auf dem Strommarkt spannend.
Vielen Dank für Ihr Interesse und
viele Grüße
Philo
Lieber Herr S.,
vielen Dank für Ihren Kommentar und Ihre Hinweise, auf die ich gerne kurz eingehen möchte, wenn es gestattet ist.
An Herrn Quaschning und seiner dezidierten Meinung zu fast allem kommt man ja leider nicht vorbei ;-). Daher wundert es mich auch nicht, dass er auch eine Meinung zum Einsatz von Wasserstoff hat. Ich möchte hier nur einige Aussagen richtig stellen, da sie noch ein wenig erklärungsbedürftig sind.
Zu der Aussage: „Wir sollten Wasserstoff nur dort einsetzen, wo wir keine klimaneutralen Alternativen haben:[…]“. Das ist sehr amüsant, da wir bekanntlich z. Z. keine „ klimaneutralen Alternativen haben“ und leider liefert Herr Quaschning auch keine neue Energieträger, die ohne Kohlenstoffbasis auskommen.
Selbst E-Fuels sind ja eigentlich nur in Analogie „Methadon“ für die „Entziehungskur“ von den Carbonen, da sie immer noch Kohlenstoff als Energieträger haben. Wir brauchen aber eigentlich keine „Defossilierung“, sondern eine „Decarbonsierung“ um die Klimaziele nur näherungsweise zu erreichen.
Zu der Aussage: „Für alles andere ist Wasserstoff zu teuer.“ Dieses gebetsmühlenartige Argument hört man schon seit über 30 Jahren. Deshalb hierzu noch einmal ein paar Zahlen.
Und zum Wirkungsgrad der Wasserstoff-Elektrolyse:
Zu den konkreten Kosten an der Tankstelle:
Wasserstoff-Gewinnung macht daher zur Zeit nur Sinn, wo eine Überkapazität an Energie vorhanden ist, die nachhaltig und sinnvoll gespeichert werden muss.
Aber der wichtigste Preisfaktor ist hier noch gar nicht erwähnt worden: „Klimaneutralität, Ressourcenschonung, Nachhaltigkeit“. Wenn man nämlich die Folgekosten der kohlenstoffhaltigen Energieträger, die durch Umweltkatastrophen entstanden sind, endlich einmal in die Preiskalkulation miteinberechnen würde:
Dann käme man zu einer ganz anderen Kosten-/Nutzenbilanz der Wasserstoffgewinnung.
Zu der Aussage: „Ein Wasserstoffauto ist ein E-Auto, das umständlich, teuer und mit vielen Verlusten seinen Strom selbst aus Wasserstoff produziert, den wir zuvor aus grünem Strom hergestellt haben. Clever geht anders.“ Auch hier verkürzt Herr Quaschning leider wieder. Es geht beim „Wasserstoffauto“ nicht nur um die Brennstoffzellentechnologie, sondern man kann auch einen Benziner ebenso auf einen „Wassersoff-Verbrenner“ umrüsten, wie wir es bereits mit LPG gemacht haben. Das ist kein Kunstwerk. Die Frage ist nur, wie wurde der Wasserstoff erzeugt (s. „grüner Wasserstoff“) und wie sieht die Infrastruktur mit ausreichend Tankstelle bundesweit aus. Beide Punkte sind noch deutlich ausbaufähig.
Das gleiche gilt für die Aussage: „Und eine Wasserstoffheizung braucht am Ende fünfmal mehr grünen Strom als eine Wärmepumpe.“ Das stimmt nur, wenn man erst energieaufwändig, heißt ohne Nutzung von Überkapazitäten (s. o.), mit Hilfe von Strom aus Erdgaskraftwerken Wasserstoff gewinnen muss. Das gleiche gilt aber jetzt auch schon für die Wärmepumpe, wenn der hierfür notwendige Strom durch Erdgaskraftwerke gewonnen werden muss.
Lustigerweise erklärt Herr Quaschning dies auch in seinem Youtube-Erklärvideo „Speicher für die Energiewende“:
Denn „Power-to-Gas-Speicher“ heißt im Grunde nichts anderes als die Speicherung von Energie in Form von (Wassersoff)-Gas. Ich weiß jetzt ehrlich gesagt auch nicht mehr, welche Meinung Herr Quaschning nun eigentlich zum Thema hat ;-).
Bei der letzten Aussage: „Für die Energiewende brauchen wir grünen Wasserstoff. Setzen wir aber planlos und ohne Verstand überall auf Wasserstoff, werden die Energiewende und der Klimaschutz am Ende scheitern.“ gebe ich ihm aber Recht. Grüner Wasserstoff ist keine „eierlegende Wollmichsau“, sondern nur dann sinnvoll, wenn es um klimaneutrale, ressourcenschonende und nachhaltige Energiespeicherung geht. Längerfristig werden wir aber um ihn nicht herum kommen.
Puh, jetzt ist es doch wieder zu viel geworden, obwohl ich nur kurz darauf eingehen wollte. Daher mache ich jetzt lieber mal einen Punkt.
Ich wünsche allen ein frohes Neues Jahr 2025, das ausnahmsweise mal ohne Krisen auskommt und eher Lösungen bereit hält.
Vielen Dank für das Interesse und
viele Grüße