Wasserstoff als Energieimport aus der Wüste

Das Potential an erneuerbaren Energien in Wüstenregionen  ist enorm. Die Sonneneinstrahlung ist nirgendwo sonst so stark wie in den Wüstenregionen rund um den Äquator. Der Energieimport über große Entfernungen zu Standorten wo diese Energie benötigt wird gestaltet sich jedoch schwierig. Wasserstoff stellt einen weltweit verfügbaren, universellen Energieträger dar.

Stromtransport über lange Strecken

Neben Wasserstoff als Energieträger ist die naheliegende Möglichkeit den Strom direkt ans Ziel zu bringen. Das Hauptproblem stellt die fehlende globale Infrastruktur dar. Stromleitungen haben nach aktuellen Stand der Technik auf so große Entfernungen deutliche Verluste. Von Deutschland bis nach Nordafrika sind es 2000-3000km und bis zum Äquator in Afrika ca. 5500km. China hat eine ähnliche Strecke bereits überwunden. Mit 3300km quer durchs Land ist es die bisher weltweit längste Stromtrasse und kommt dabei auf nur 5,5% Verlust. Dazu müssen gewaltige Hochspannungskabel und Hochspannungstransformatoren gebaut werden. China möchte sich sogar an einem weltweit vernetzten Stromnetz beteiligen. Nach dem aktuellen Wachstum der erneuerbaren Energieindustrie in China könnten sie zu einem der größten Energie-Exporteure aufsteigen.
Für einem globalen Stromtransport ist eine Reduzierung der Transportverluste wünschenswert. Ein verlustfreier Transport ist nur mit Supraleiter möglich. Aber bis die Forschung eine wirtschaftliche Lösung gefunden hat, könnte bereits Wasserstoff weltweit exportiert werden. So würde bereits die Infrastruktur zur Energieerzeugung geschaffen werden und ein weltweiter Export wäre möglich. Verinfacht dargestellt: Um einen verlustfreien Stromtransport zu erreichen muss der Supraleiter entweder auf extrem niedrige Temperatur (-253°C) gekühlt werden oder es ist ein enormer Druck (2,7 Mio. Bar) nötig um den Effekt bei Raumtemperatur zu erreichen. Eine Mischung aus beiden erlaubt eine höhere Temperatur und einen niedrigeren Druck, aber immer noch in einem unwirtschaftlichen Bereich.

Wasserstoff als Energieträger von Energieimporten

Ein viel versprechender Ansatz ist es die Energie in einer Flüssigkeit oder einem Gas zu speichern und so einen Energieimport zu ermöglichen. Wasserstoff als Energieträger stellt eine allgemein verfügbare Ressource dar, da es durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird. Dieser verliert im Gegensatz zu Batterien keine Energie über längere Zeit. Jedoch ist das Wasserstoff Gas sehr flüchtig aufgrund seiner geringen Dichte und entweicht in normalen Lagertanks. Daher wird es meistens verdichtet oder gekühlt, was wiederum Energie kostet. Deutschland hat bereits seit einigen Jahren in diese Technik investiert und die Infrastruktur ausgebaut. An alternativen, effizienteren Lösungen zur Speicherung von Wasserstoff wird geforscht.
Die Automobilbranche verwendet Wasserstoff bereits als Kraftstoff an 93 Tankstellen in Deutschland. Ein Kilogramm Wasserstoff kostet 8,10€ bis 12,50€ (Stand: April 2022) und bringt die meisten Modelle 100km weit. Nach Experten sind mit Energieimporten aus den Wüstenregionen Preise von 3,50€ realisierbar. Weitere Anwendung findet Wasserstoff in der Stahlindustrie, in diversen chemischen Herstellungsprozessen und als Brennstoff um Wärme zu erzeugen. Mit einem sinkende Preis werden auch Kraftwerke mit Wasserstoff realistischer.

Energieverluste beim Transport

Bei der Umwandlung von Solarstrom in Wasserstoff gehen ca. 25% Energie verloren . Wasserstoff nimmt als Gas viel Platz ein. Zur längeren Lagerung und beim Transport wird es daher abgekühlt und verflüssigt. Dabei gehen weitere 10% Energie verloren. Der letzte Schritt um den Wasserstoff wieder in Strom zu verwandeln, kostet noch einmal 40% der verbleibenden Energie. Damit verbleiben nur noch ca. 40% der ursprünglich erzeugten Energie für den Endverbraucher. Nutzt man den Wasserstoff dagegen in chemischen Prozessen wie in der Dünger Herstellung oder zum Heizen, kann man sogar 65% der ursprünglichen Energie nutzen. Die Forschung wird auch hier Fortschritte machen und die Verlsute reduzieren. Dennoch sind solch großen Verluste auf lange Sicht unsinnig, wenn eine bessere Alternative möglich wäre. Der Vorteil besteht in der billigeren Infrasturktur zur Herstellung von Wasserstoff im Vergleich zum Bau eines globalen Stromnetztes und beim Einsatz in energieintensive Prozesse wie der Stahlindustrie. Denn bei einigen Prozessen kann Wasserstoff Rohöl und natürliches Gas ersetzten.
Stromtrassen durchs Mittelmeer würden einen deutlich effizienteren Transport in europäische Stromnetz bieten. Realisiert man ein ähnliches Projekt wie China, wären Verluste von 5-10% machbar. In Deutschland hingegen werden kleinere Spannungen für den Langstrecken Transport verwendet und erreicht dementsprechend 2-5% Verluste auf weniger als 1000km. Die kleinen Prozente klingen nicht nach besonders viel, jedoch entsprechen diese 5% bereits 2,5 Billionen Euro auf den gesamten Verbrauch in Deutschland gemessen bei einem konservativen Preis von 10 cent/kWh. In Regionen außerhalb Deutschlands würde man weit unter 10 cent/kWh für Solarenergie kommen.

Wasserstofffabriken in der Wüste

Die Erzeugung verhält sich in jeder Wüstenregion ähnlich. Der ausschlaggebende Faktor für einen Energieimport ist der Transportweg. Die alternative wäre die Verlagerung der gesamten Produktion oder der energieintensiven Teile der Produktion in eine solche Region. Das heiße Klima, schlechte Infrastruktur und mangelndes Fachpersonal macht ein solches Unternehmen meistens unwirtschaftlich. Für den Energieimport nach Deutschland eignet sich Nordafrika aufgrund seiner Nähe am besten. Dort sind viele stillgelegte Minen, die bereits über ein Minimum an Infrastruktur verfügen. In den letzten Jahren haben sich einige solcher Projekte in Namibia, Marokko und Ägypten entwickelt. Zur Wasserstoff Herstellung verwendet man Süßwasser, daher sind zusätzliche Anlagen zur Meerwasserentsalzung nötig. Es wird gleichzeitig ein Teil der benötigten Infrastruktur geschaffen. Somit bietet der Energieexport aus der Wüste eine Möglichkeit die heißen Regionen zu besiedeln und schafft zusätzliche Arbeitsplätze für die heimische Bevölkerung.

(TB)