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Wasserstoff hat die Schweiz «entdeckt»

Neue Zürcher Zeitung-Logo Neue Zürcher Zeitung vor 6 Tagen Giorgio V. Müller

Mit dem temporär überschüssigen Strom aus Wind- und Solarkraftwerken kann «sauberer» Wasserstoff produziert werden. Diese Möglichkeit und die verstärkten Initiativen vieler Firmen könnten der Wasserstofftechnologie endlich den Durchbruch bringen. Bei konkreten Versuchen ist die Schweiz vorne dabei.

Der verstärkte Bau von Wind- und Solaranlagen eröffnet auch Chancen für den Energieträger Wasserstoff. Die Windenergieanlage auf dem Gütsch in Andermatt. Christoph Ruckstuhl / NZZ © Bereitgestellt von Neue Zürcher Zeitung Der verstärkte Bau von Wind- und Solaranlagen eröffnet auch Chancen für den Energieträger Wasserstoff. Die Windenergieanlage auf dem Gütsch in Andermatt. Christoph Ruckstuhl / NZZ

«Seit zehn Jahren glaube ich daran», antwortet Rolf Huber auf die Frage, ob der Wasserstofftechnologie der Durchbruch gelingen wird. Der 53-Jährige ist Chairman, sein Bruder Patrick der CEO von H2 Energy Holding, die Firmen beim Einsatz von erneuerbarem Wasserstoff in der Formulierung des Geschäftsmodells und der Wertschöpfungskette unterstützt. Als Ultramarathonläufer hat Huber einen langen Atem, was auf diesem Gebiet von Vorteil ist: Konkrete technische Einsatzmöglichkeiten für Wasserstoff gibt es seit Jahrzehnten. Doch auf einen breitflächigen Einsatz des umweltfreundlichen Energieträgers wartet die Menschheit noch immer – bis jetzt. In jüngster Zeit treffen aus allen Richtungen Erfolgsnachrichten ein, die Hoffnungen schüren.

Ewiger Hoffnungsträger

Das riesige Potenzial von Wasserstoff ist längst erkannt. Die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle wurde 1839 erfunden, das erste Brennstoffzellen-Auto fuhr 1966 und bereits vor mehr als 40 Jahren gelang es den Russen, ein mit Wasserstoff betriebenes Flugzeug in die Luft zu schicken. Trotzdem wird Wasserstoff heute vorwiegend in Erdölraffinerien zur Entschwefelung von Treibstoffen sowie von Chemiefirmen für die Produktion von Ammoniak und Dünger eingesetzt. Laut Zahlen der IEA reichen rund 70 bis 74 Millionen Tonnen pro Jahr, um die derzeitige Nachfrage nach Wasserstoff zu befriedigen. Rund 90% davon werden von den Verbrauchern selbst vor Ort produziert, die restlichen 10% kommen von den drei grossen Industriegase-Firmen Linde, Air Liquide und Air Products.

Für die Gewinnung von Wasserstoff wird in der Regel Erdgas oder Kohle verbrannt, was CO2-Emissionen verursacht (grauer Wasserstoff). Wird der Kohlenstoff abgetrennt und unterirdisch gespeichert, spricht man von blauem Wasserstoff. Nur etwa 2% werden durch Elektrolyse hergestellt. Aber nur wenn auch der dazu verwendete Strom aus erneuerbaren Quellen stammt, also klimaneutral ist, wird von grünem Wasserstoff gesprochen. Die Crux: Die Produktionskosten liegen derzeit noch drei- bis viermal höher als beim «dreckigen» Wasserstoff.

Nun scheint sich aber eine elegante Lösung zu ergeben, mit der gleich auch ein anderes Problem behoben werden kann: überschüssiger Strom aus Wind- und Photovoltaikanlagen. Unter dem Banner der Energiewende werden seit Jahren mit Wind- und Solarenergie betriebene Kraftwerke gebaut. Weltweit stammt bereits gut ein Viertel des Stroms aus erneuerbaren Energien, in Europa ist es sogar mehr als ein Drittel. Weil die produzierte Menge von der Witterung abhängt, müssen die installierten Kapazitäten überdimensioniert werden. Auch in den kommenden Jahren kann deshalb von einem zügigen Zubau von erneuerbarer Energie ausgegangen werden.

Dies hat aber Nebenwirkungen. In Ländern wie Deutschland, Grossbritannien, Italien und Spanien, in denen die installierten Kapazitäten aus Erneuerbaren 80% oder mehr der Spitzennachfrage nach Strom bestreiten, kommt es immer wieder zu einem Überangebot. Am extremsten ist die Situation in Deutschland: Laut Zahlen des europäischen Übertragungsnetzbetreibers Entso-E betrugen die Kapazitäten der Erneuerbaren 129% der Spitzen- und 178% der Durchschnittslast (2018). Gesamthaft mussten 2018 mehr als 5 Terawattstunden (TWh) Strom aus Windkraftanlagen abgeriegelt werden und verpufften damit – Tendenz steigend. Statt Strom zu verschwenden und für Überfluss zu zahlen, könnte er für die Herstellung von grünem Wasserstoff dienen. Das Wertschriftenhaus HSBC rechnet damit, dass in den erwähnten vier europäischen Ländern bis 2030 allein aus überschüssiger Stromproduktion bis zu 2,2 Millionen Tonnen Wasserstoff im Wert von rund 3,8 Milliarden Dollar gefördert werden könnten.

Testmarkt Schweiz

Während in Korea, Japan und Deutschland Wasserstoff auf der politischen Agenda weit oben rangiert, spielt er in der Schweiz bis heute eine Nebenrolle. Handelt es sich jedoch um konkrete Projekte, mischen Schweizer Akteure an vorderster Front mit. So ist es im Lastwagenbereich gelungen, das erste industrielle Wasserstoff-Ökosystem Europas aufzubauen. Im Rahmen des Projekts Hyundai Hydrogen Mobility (ein Gemeinschaftsunternehmen von Hyundai und H2 Energy) werden dieses Jahr die ersten 50 Brennstoffzellen-Elektrolastwagen des koreanischen Herstellers auf Schweizer Strassen unterwegs sein. Gemietet werden sie von den Mitgliedern des Fördervereins H2 Mobilität Schweiz. Dem Verein gehören Tankstellenbetreiber, Transportfirmen, aber auch die beiden grossen Einzelhändler Coop und Migros an.

Im Kilometerpreis sind auch die Kosten für eine allfällige neue Brennstoffzelle, die Wartung und den Wasserstoff enthalten. Der Preis kann mit den Konditionen, die ein mit Diesel betriebener Lastwagen verlangt, nur deshalb mithalten, weil Brennstoffzellen-Fahrzeuge nicht nur von der Mineralölsteuer befreit sind, sondern auch keine Schwerverkehrsabgabe (LSVA) zahlen müssen, die rasch einen Viertel der gesamten Betriebskosten ausmachen. «In Sachen Kostenwahrheit ist die Schweiz führend», sagt Huber; hier würden die externen Kosten für die Umwelt verursachergerecht verrechnet. Entsprechend schwieriger dürfte die Umstellung in Deutschland sein, die noch keine leistungsabhängige Abgabe kennt und Dieseltreibstoff subventioniert. 

Private Investitionen

Für die Herstellung von grünem Wasserstoff betreibt Hydrospider bei Gösgen die erste grosse Elektrolyseanlage (2 MW) der Schweiz. Die Gesellschaft gehört zu je 45% Alpiq und H2 Energy, die restlichen 10% hält Linde. Die Anlage benötigt 3 bis 4% des vom Laufwasserkraftwerk erzeugten Stroms, um jährlich rund 270 Tonnen Wasserstoff herzustellen. Das reiche knapp für die Betankung von 40 bis 50 Lastwagen. Damit die Versorgung der für 2025 angepeilten 1600 Lastwagen sichergestellt werden kann, muss also noch bedeutend mehr Wasserstoff verfügbar sein.

So wie die mehrere Millionen Franken teure Elektrolyseanlage ohne staatliche Unterstützung gebaut wurde, so wird auch das Tankstellennetz für Wasserstoff privat finanziert (vgl. Grafik). Für eine bestehende Tankstelle würden sich die zusätzlichen Kosten auf rund eine Million Franken belaufen, sagt Huber. Er zweifelt nicht daran, dass sein lang gehegter Wunsch endlich in Erfüllung geht. Er hat sogar sein Haus verkauft, um die Vorleistung von 1,5 Millionen Franken zu finanzieren. Wasserstoff-Lastwagen seien erst der Anfang. Sobald er an mindestens 50 Tankstellen in der Schweiz erhältlich sei, werde Wasserstoff auch für Personenwagen ein Thema.

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