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Wasserstoff: Das am häufigsten vorkommende Element im Universum enthält dreimal mehr Energie und bis zu fünfmal mehr Kilometerleistung pro kg als nicht erneuerbare Kraftstoffe wie Benzin. Das Potenzial von Wasserstoff im Verkehrssektor war schon immer vielversprechend. Vor dem Hintergrund der aktuellen Klimakrise klingt es fast zu schön, um wahr zu sein, wenn man den CO₂-Ausstoß durch reinen Wasserdampf ersetzt.

Dennoch stößt Wasserstoff seit Jahren auf Hindernisse, insbesondere auf Schwierigkeiten im Zusammenhang mit sicherem und kostengünstigem Transport, Lagerung und Verteilung. Experten sagen nun, dass diese Hürden ausreichend überwunden seien und es an der Zeit sei, schon heute den sauberen Kraftstoff von morgen an der Zapfsäule zu verteilen.

Führender Anbieter von Wasserstoffspeichern

Wenn eine Produktion vor Ort nicht möglich ist, besteht der erste Schritt darin, den Wasserstoff zu speichern, bevor er vom Produktionsstandort zu einer Tankstelle transportiert wird. Das norwegische Unternehmen Hexagon Purus ist ein führender Anbieter von Speicher- und Transportlösungen und beliefert einige der weltweit größten Industriegasunternehmen.

Der Vertriebs- und Marketingdirektor Jørn Helge Dahl ist davon überzeugt, dass der Schlüssel zum Erfolg von Hexagon Purus – und dem der grünen Wasserstoffrevolution im Allgemeinen – in der Senkung der Betriebskosten liegt. Bei Lagerung und Transport beginnt dies beim Gewicht.

„Die meisten industriellen Anwendungen nutzen derzeit Stahlrohre für den Wasserstoff-Straßentransport“, erklärt Dahl. „Wir haben einen leichten Typ-4-Verbundzylinder entwickelt, der bis zu 75 Prozent leichter ist.“

Optimierung des Wasserstofftransports

Um das höhere Gewicht von Stahlflaschen auszugleichen, werden bei herkömmlichen Transportmitteln so wenige Flaschen wie möglich verwendet, was zu einer ineffizienten Nutzung des Containerraums führt. Bei deutlich leichteren Zylindern kann die Lösung von Hexagon Purus jedoch effektiv viele kleinere Zylinder nutzen.

„Kleinere Zylinder ermöglichen eine optimale Raumausnutzung im Transportmodul. Dadurch verringert sich die Gesamtzahl der notwendigen Transporte für die gleiche Wasserstoffmenge und damit die Kosten.“ — Jørn Helge Dahl, Hexagon Purus

Bei optimiertem Nutzlastvolumen besteht der nächste Schritt darin, so viel Gas wie möglich in jede Flasche zu füllen. Zu diesem Zweck bringt Hexagon Purus Zylinder auf den Markt, die den Druck von 300 auf 380 bar erhöhen, und entwickelt 500-bar-Zylinder, die bis zum Drei- bis Vierfachen der heute üblichen Nutzlast liefern würden.

Ein Nachteil von Stahlkanistern besteht neben dem höheren Gewicht darin, dass ihre Wartung sehr kostspielig ist und alle 10 Jahre vollständig erneuert werden muss. Viele entscheiden sich dafür, sie einfach zu ersetzen. Bei der Verwendung von mehr Zylindern pro Transport könnte man bei der Lösung von Hexagon Purus mit höheren Wartungskosten rechnen. Dahl sagt jedoch, dass das Gegenteil der Fall ist.

„Einige einfache Elemente wie O-Ringe müssen möglicherweise bei regelmäßigen Tests ausgetauscht werden. Aber der kostspielige Teil, die Zylinder selbst, haben eine unbegrenzte Lebensdauer“, betont er.

„Deshalb ermutigen wir unsere Kunden, eine langfristige Perspektive einzunehmen und die erheblichen Kosteneinsparungen im Laufe der Zeit in Betracht zu ziehen.“

Kosteneinsparungen im Zusammenhang mit geringerem Zylindergewicht, erhöhter Nutzlastkapazität und Produktlebensdauer führen übrigens auch zu einer weiteren Reduzierung der Gesamtumweltauswirkungen von grünem Wasserstoff.

Sicherheit an Wasserstofftankstellen

Industrielle Wasserstoffanwendungen haben eine lange Geschichte der sicheren Verwendung. Aber wie bei allen neuen Dingen entsteht Besorgnis, sobald ein Produkt erstmals in die Gesellschaft gelangt.

Bei bestimmten Parametern könnte Wasserstoff ein höheres Risikoprofil aufweisen als andere gängige Kraftstoffe. Es handelt sich beispielsweise um ein äußerst kleines Molekül, was die Verhinderung von Leckagen erschwert. Experten sind sich jedoch weitgehend einig, dass diese Risiken erfolgreich gemindert wurden.

Thorsten Herbert, Leiter Marktentwicklung und Public Affairs bei Nel, erklärt:

„Dies ist tatsächlich eine der größten Erfolgsgeschichten des Transportsektors.“

„Die Konnektoren, Protokolle und Sicherheitsmaßnahmen hinter Wasserstoff wurden von Anfang an rigoros entwickelt, getestet und international harmonisiert. Da sichere Verfahren vorhanden sind, ist das Risiko von Wasserstoff jetzt weitgehend das gleiche wie bei jedem anderen Kraftstoff.“

Komplettlösung für Wasserstofftankstellen

Nel mit Hauptsitz in Norwegen ist der weltweit größte Hersteller von Elektrolyseuren für die Produktion von grünem Wasserstoff. Das Unternehmen stellt auch andere Produkte innerhalb der Wasserstoff-Wertschöpfungskette her, darunter eine komplette Wasserstofftankstelle, die derzeit in über einem Dutzend Ländern weltweit zu finden ist.

Diese sind jedoch äußerst selten, was bedeutet, dass die meisten noch nie auf eine Wasserstofftankstelle gestoßen sind. Herbert erklärt, was einen Verbraucher bei seinem ersten Besuch erwarten könnte:

„An der Zapfsäule merkt der Kunde keinen wirklichen Unterschied zwischen Wasserstoff und Benzin. Ähnliche Tankzeiten, ähnliche Reichweite pro Tank und vielerorts werden die Kosten auf einem ähnlichen Niveau wie Benzin subventioniert, um dem Markt zu helfen, Größenordnungen zu erreichen.“

Es wurde ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsaufwand in die Lösung gesteckt, um ein so reibungsloses Tankerlebnis zu ermöglichen. Nach jedem Auftanken bringt die patentierte Kompressortechnologie von Nel die Tanks vor dem nächsten Nachfüllen schnell wieder auf den richtigen Druck zurück. Nel hat die gesamte tägliche Nachfüllkapazität im letzten Jahrzehnt um das Zehnfache erhöht.

Die Führung in der Wasserstoffverteilung übernehmen

Sicherheits-, Logistik- und technische Hürden wurden überwunden. Jetzt ist das letzte Hindernis, das der Verbreitung von Wasserstofftankstellen im Wege steht, viel schwieriger zu knacken.

„Die eigentliche Herausforderung ist hier das klassische Henne-Ei-Szenario. Heutzutage entscheiden sich Verbraucher nicht für Wasserstoffautos, weil es so wenige Modelle gibt. Die Automobilhersteller wiederum sagen, dass die Nachfrage zu gering sei, um die Entwicklung neuer Wasserstoffmodelle zu rechtfertigen“, sagt Herbert.

Wasserstofftankstellen leiden unter demselben Zirkelschluss. Es besteht wenig Anreiz, eine Tankstelle zu bauen, wenn nicht genügend Wasserstoffautos unterwegs sind. Unterdessen ist die Nachfrage nach Wasserstoffautos gering, da es derzeit so wenige Tankstellen gibt.

Obwohl nicht ohne Risiko, argumentiert Herbert, dass der einzige Weg, diesem Rätsel zu entkommen, darin besteht, die Führung zu übernehmen.

„Unsere neue Produktionsanlage ist in der Lage, 300 Tankstellen pro Jahr zu produzieren, während weltweit immer noch nur 80 neue Tankstellen pro Jahr eröffnet werden“, sagt er.

„Wir gehen ein Risiko ein, aber es ist auch eine Investition, die Nel für den bevorstehenden Markthochlauf gut positioniert.“

Schwerlasttransporte werden mit Wasserstoff betrieben

Herbert verweist auf die ehrgeizige EU-Wasserstoffstrategie, die einen massiven Ausbau der Produktion und Umsetzung von grünem Wasserstoff in Industrie und Verkehr fordert, als ausreichenden Grund, ein solches Risiko einzugehen. Zusammen mit der neu eingerichteten und gut finanzierten Förderpipeline European Clean Hydrogen Alliance erlebt der Wasserstoffsektor bereits eine beispiellose Aktivität, und Akteure in ganz Europa bemühen sich darum, Anwendungen zu finden.

Die aktuelle Produktion von Hexagon Purus verteilt sich gleichmäßig auf Industriegaskunden und Mobilitätskunden. Aber es sind gerade Letztere, die jetzt eine spannende Entwicklung erleben, da die Dekarbonisierung des globalen Transportsektors beginnt.

Im Jahr 2020 unterzeichnete Hexagon Purus eine Rahmenvereinbarung mit dem dänischen Unternehmen Everfuel, die es dem Unternehmen ermöglicht, in Märkte wie Dänemark, die Niederlande und Norwegen vorzudringen, um Wasserstoff zwischen Produktionsstandorten und Tankstellen zu verteilen.

„Vor allem der Schwerlasttransportsektor nimmt Fahrt auf“, sagt Jørn Helge Dahl von Hexagon Purus.

Praktischer als Batterien

Er erklärt, dass Wasserstoff derzeit für größere Fahrzeuge viel praktischer ist als Batterien, da die Erfüllung der Anforderungen an Nutzlastkapazität und Reichweite eine Erhöhung der Batteriegröße und der Wiederaufladezeit erfordert. Dies wird schließlich unwirtschaftlich, weshalb größere Kommunalfahrzeuge wie Busse, Lieferfahrzeuge und Müllsammelfahrzeuge eine rasche Einführung von Wasserstoff erleben.

Wasserstoffautos brauchen jedoch noch einen Durchbruch, und die wenigen, die derzeit auf der Straße sind, werden von Pionieren und Unternehmen angetrieben. Doch da immer mehr Modelle auf den Markt kommen, sieht Thorsten Herbert von Nel auch Wettbewerbsvorteile durch Wasserstoff, die den Marktanteil von Elektrofahrzeugen schmälern könnten:

„Es ist viel einfacher, ein lokales Gebiet mit Wasserstofftankstellen abzudecken, als mit Schnellladegeräten für Elektrofahrzeuge. Und sofern das Stromnetz nicht mit emissionsfreien erneuerbaren Energien betrieben wird, verursachen Elektrofahrzeuge indirekte Treibhausgasemissionen. Fahrzeuge, die mit grünem Wasserstoff betrieben werden, stoßen jedoch nur Wasser aus.“

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