Chancen und Risiken f\u00fcr Klimaziele<\/p>\n\n\n\n
Wasserstoffbasierte Brennstoffe sollten vor allem in Sektoren wie der Luftfahrt oder industriellen Prozessen eingesetzt werden, die nicht elektrifiziert werden k\u00f6nnen. Ihre Herstellung ist zu ineffizient, zu kostspielig, und ihre Verf\u00fcgbarkeit zu unsicher, um damit fossile Brennstoffe auf breiter Front zu ersetzen \u2013 etwa in Autos oder beim Heizen von Geb\u00e4uden. <\/p>\n\n\n\n
Das zeigt eine neue Studie.<\/strong> F\u00fcr die meisten Sektoren ist die direkte Nutzung von Elektrizit\u00e4t, zum Beispiel in Elektroautos oder W\u00e4rmepumpen, wirtschaftlich sinnvoller. Setzt man stattdessen in erster Linie auf Brennstoffe auf Wasserstoffbasis statt Elektrifizierung und beh\u00e4lt Verbrennungstechnologien bei, so die Forscher, k\u00f6nnte eine Verl\u00e4ngerung der Abh\u00e4ngigkeit von fossilen Energien drohen \u2013 und weiterer Aussto\u00df von Treibhausgasen.<\/p>\n\n\n\n „Wasserstoffbasierte Brennstoffe sind ein beeindruckend vielseitiger Energietr\u00e4ger – doch beeindruckend sind auch ihre Kosten und die damit verbundenen Risiken“, sagt Falko Ueckerdt vom Potsdam-Institut f\u00fcr Klimafolgenforschung (PIK), Leitautor der Studie. „Solche Brennstoffe als universelle Klimal\u00f6sung sind ein bisschen ein falsches Versprechen. Sie sind zwar wunderbar vielseitig, aber es ist nicht zu erwarten, dass sie fossile Brennstoffe auf breiter Front ersetzen k\u00f6nnen. Das gelingt nur mit direkter Elektrifizierung. Wasserstoffbasierte Kraftstoffe werden wahrscheinlich f\u00fcr mindestens ein weiteres Jahrzehnt sehr knapp und nicht wettbewerbsf\u00e4hig sein.\u201c<\/p>\n\n\n\n Ueckerdt weiter: \u201eAuf ihren gro\u00dffl\u00e4chigen Einsatz zu setzen, k\u00f6nnte letztlich sogar die Abh\u00e4ngigkeit von fossilen Brennstoffen verl\u00e4ngern: Wenn wir an Verbrennungstechnologien festhalten \u2013 in der Hoffnung, sie mit wasserstoffbasierten Brennstoffen weiter betreiben zu k\u00f6nnen \u2013 und sich dann die neuen Brennstoffe als zu teuer und knapp erweisen, werden wir am Ende weiter auf \u00d6l und Gas zur\u00fcckgreifen. Das gef\u00e4hrdet die kurzfristigen und langfristigen Klimaziele.“<\/p>\n\n\n\n „Wir sollten daher die wertvollen wasserstoffbasierten Brennstoffe priorit\u00e4r f\u00fcr diejenigen Anwendungen einsetzen, f\u00fcr die sie unverzichtbar sind: die Langstreckenfl\u00fcge, Teile der chemischen Produktion, Stahlerzeugung und m\u00f6glicherweise einige industrielle Hochtemperaturprozesse“, sagt Ueckerdt. „Das sind Sektoren und Anwendungen, die wir kaum direkt elektrifizieren k\u00f6nnen.“ Die Forscher identifizieren eine sogenannte „Merit-Order des Wasserstoff- und E-Fuel-Bedarfs“: eine Priorisierung, wo diese neuen Brennstoffe vor allem eingesetzt werden sollen.<\/p>\n\n\n\n Sogenannter gr\u00fcner Wasserstoff wird durch einen Prozess namens Elektrolyse hergestellt. Um die stabilen Wassermolek\u00fcle H2O in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, wird viel (erneuerbarer) Strom ben\u00f6tigt. Der Wasserstoff kann dann zur Synthese von Kohlenwasserstoffen verwendet werden, indem Kohlenstoff aus CO2 hinzugef\u00fcgt wird. Die dabei entstehenden mit Elektrizit\u00e4t erzeugten Brenn- und Kraftstoffe oder E-Fuels sind einfacher zu speichern und zu transportieren als Strom oder reiner Wasserstoff. „Entscheidend ist, dass diese Brennstoffe in konventionellen Verbrennungsprozessen und Motoren genutzt werden k\u00f6nnen und somit fossile Brennstoffe direkt ersetzen“, sagt Gunnar Luderer, Ko-Autor der Studie. „Angesichts ihrer begrenzten Verf\u00fcgbarkeit w\u00e4re es jedoch falsch zu glauben, dass fossile Brennstoffe auf diese Weise vollst\u00e4ndig ersetzt werden k\u00f6nnen.“<\/p>\n\n\n\n „Wir sind derzeit weit entfernt von 100 Prozent Strom aus erneuerbaren Quellen \u2013 daher ist eine effiziente Nutzung dieser sauberen Energie wichtig. Wenn wir jedoch wasserstoffbasierte Kraftstoffe anstelle von direkter Elektrifizierung verwenden, wird je nach Anwendung und den jeweiligen Technologien die zwei- bis vierzehnfache Menge an Strom ben\u00f6tigt“, sagt Ko-Autor Romain Sacchi vom Paul Scherrer Institut. „Effizienzverluste entstehen sowohl in den Produktionsprozessen der wasserstoffbasierten Kraftstoffe, als auch bei deren Verbrauch \u2013 ein Verbrennungsmotor verschwendet viel mehr Energie als ein elektrischer.“<\/p>\n\n\n\n „Niedrige Energieeffizienzen f\u00fchren zu einem fragilen Nutzen f\u00fcrs Klima“, sagt Sacchi. „Wenn wasserstoffbasierte Brennstoffe mit dem aktuellen Strom-Mix erzeugt w\u00fcrden, w\u00fcrden sie die Treibhausgasemissionen leider erh\u00f6hen – und nicht senken. Beim deutschen Strom-Mix des Jahres 2018 w\u00fcrde die Verwendung von wasserstoffbasierten Kraftstoffen in Autos, Lastwagen oder Flugzeugen etwa drei- bis viermal mehr Aussto\u00df von Treibhausgasen verursachen als die Verwendung fossiler Kraftstoffe.“ Im Gegensatz dazu verursachen Elektro-Autos oder strombetriebene Lastwagen Treibhausgas-Emissionen, die in den meisten L\u00e4ndern bereits mit dem heutigen Strom-Mix vergleichbar oder geringer sind als die von Diesel- oder Benzinfahrzeugen. Das zeigen die Forscher auf Basis einer Lebenszyklus-Analyse, die auch die mit der Batterieproduktion verbundenen Emissionen einbezieht.<\/p>\n\n\n\n „Nur f\u00fcr wirklich erneuerbare Stromsysteme werden wasserstoffbasierte Kraftstoffe zu einem effektiven Mittel, um zur Stabilisierung unseres Klimas beizutragen“, sagt Ko-Autor Jordan Everall. „Wasserstoffbasierte Kraftstoffe erfordern also ganz klar den Aufbau zus\u00e4tzlicher Anlagen erneuerbarer Energieerzeugung.“<\/p>\n\n\n\n Selbst wenn man von 100 Prozent erneuerbarem Strom ausgeht, l\u00e4gen die Kosten f\u00fcr die Vermeidung einer Tonne CO2 durch wasserstoffbasierte Kraftstoffe derzeit bei 800 Euro f\u00fcr fl\u00fcssige und 1200 Euro f\u00fcr gasf\u00f6rmige Brennstoffe, errechneten die Forscher. Das ist deutlich h\u00f6her als die aktuellen CO2-Preise etwa im europ\u00e4ischen Emissionshandelssystem, die bei knapp 50 Euro pro Tonne liegen. Mit technologischem Fortschritt \u2013 getrieben durch eine ansteigende Bepreisung von CO2-Emissionen, durch massive Subventionen sowie durch Investitionen in Wasserstoff und verwandte Industrien \u2013 k\u00f6nnten diese CO2-Vermeidungskosten bis 2050 auf etwa 20 Euro f\u00fcr fl\u00fcssige und 270 Euro f\u00fcr gasf\u00f6rmige Brennstoffe sinken.<\/p>\n\n\n\n Deshalb k\u00f6nnten wasserstoffbasierte Brennstoffe bei steigenden CO2-Preisen wahrscheinlich bis 2040 kostenm\u00e4\u00dfig wettbewerbsf\u00e4hig werden. Angesichts der Dringlichkeit der Reduzierung von Treibhausgasemissionen zur Stabilisierung unseres Klimas w\u00e4re 2040 jedoch zu sp\u00e4t f\u00fcr all jene Sektoren, in denen eine direkte Elektrifizierung m\u00f6glich ist.<\/p>\n\n\n\n „Trotz der Ungewissheit \u00fcber die zuk\u00fcnftigen Kosten haben wasserstoffbasierte Brennstoffe das Potenzial, eine Technologie zur Absicherung f\u00fcr den Ersatz der um 2040-50 noch verbleibenden fossilen Kraftstoffe zu werden. Die Verwirklichung h\u00e4ngt jedoch von der gro\u00df angelegten politischen Unterst\u00fctzung ab, und zwar f\u00fcr etwa zwei Jahrzehnte, bevor Gesch\u00e4ftsmodelle allein durch die steigenden CO2-Preise gesichert werden k\u00f6nnten“, sagt Falko Ueckerdt. „Eine politische Gesamtstrategie k\u00f6nnte auf zwei S\u00e4ulen ruhen: Erstens auf einer breiten Unterst\u00fctzung von Technologien, einschlie\u00dflich der direkten Elektrifizierung, um Innovationen und erste Wachstumsschritte zu f\u00f6rdern. Zweitens auf einer substanziellen Bepreisung von CO2 und eine Energiesteuerreform, die zusammen gleiche Wettbewerbs-Bedingungen f\u00fcr alle Technologien schaffen \u2013 und damit eine vern\u00fcnftige Balance zwischen direkter und indirekter Elektrifizierung.“<\/p>\n\n\n\n „Die langfristige Vision von wasserstoffbasierten Brennstoffen ist vielversprechend“, sagt Gunnar Luderer. „Durch die Nutzung des riesigen Potenzials von Windkraft und Sonnenenergie im globalen Sonneng\u00fcrtel in den L\u00e4ndern des S\u00fcdens k\u00f6nnen wasserstoffbasierte Brennstoffe global gehandelt werden und so Engp\u00e4sse bei den erneuerbaren Energien in dicht besiedelten L\u00e4ndern wie Japan oder in Europa beheben. Da die internationalen und nationalen Klimaziele jedoch sofortige Emissionsreduktionen erfordern, sollte heute die direkte Elektrifizierung an erster Stelle stehen, um eine sichere Zukunft f\u00fcr alle zu gew\u00e4hrleisten.“<\/p>\n\n\n\n Potsdam-Institut f\u00fcr Klimafolgenforschung (PIK) 2021<\/a><\/p>\nPriorisierung auf Anwendungen wie Luftfahrt und Stahlproduktion<\/h5>\n\n\n\n
Mit E-Fuels verbraucht ein Pkw mit Verbrennungsmotor f\u00fcnfmal mehr Energie als ein Elektroauto<\/h5>\n\n\n\n
Die CO2-Vermeidungskosten liegen bislang bei rund 1000 Euro pro Tonne CO2<\/h5>\n\n\n\n
CO2-Preise sind n\u00f6tig, um wasserstoffbasierte Brennstoffe wettbewerbsf\u00e4hig zu machen<\/h5>\n\n\n\n
Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n