10.02.2022

Winterolympiade Beijing 2022: Pilotprojekt für Wasserstoff-Logistik

Steine zu Gold, Wasser zu Öl – ein alte chinesische Weisheit. Mit der Entwicklung der Nutzung des Energieträgers Wasserstoffs in den letzten Jahren rückt sie ihrer Verwirklichung immer näher. China tut zur Winterolympiade 2022 in Beijing einen bedeutsamen Schritt dazu.

Wasserstoff-Logistik

Olympiasieger Wasserstoff-Brennstoffzelle

Mehr als 1.000 Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzelle und mehr als 30 Wasserstofftankstellen gingen mit Eröffnung der olympischen Winterspiele in Peking in den Pilotbetrieb rund um das gesamte Wettbewerbsgebiet. Das berichtet die chinesische Plattform „36kr Finanzen“ unter Berufung auf Angaben des Organisationskomitees der Spiele. Demnach seien diese Winterspiele die erste olympische Veranstaltung mit echter Klimaneutralität der Mobilität in den olympischen Austragungsstätten.

Wasserstoff-Begeisterung am Kapitalmarkt

Wie die Plattform weiter berichtet, steige damit auch die Begeisterung des Kapitalmarktes für das Konzept der Wasserstoffenergie wieder im Lande. Nach einer leichten Belebung zu Anfang des Jahres habe sie gegen Ende Januar etwas nachgelassen. Aktien der Industriekette hätten eine Bewertungskorrektur vorgenommen. Dies führen die Autoren des Berichtes auf ein in kommerzielleren Anwendungsszenarien von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen außerhalb der olympischen Spiele immer noch glanzloses Interesse zurück. „36kr“ zitiert einen Finanzberater für Wasserstofffahrzeugprojekte. Er habe gegenüber der Finanzplattform die Zurückhaltung der Finanzmärkte erklärt mit extrem hohen Kosten für:

  • die Wasserstoffproduktion,
  • den Bau von wasserstofftankstellen und
  • den Wasserstoffenergietransport.

Die Industrie habe einfach noch kein ausgereiftes Geschäftsmodell für solche Projekte entwickelt, das die Investoren hätte überzeugen können.

Wasserstoff vs. Elektro

Dabei geben sich die Finanzforscher durchaus überzeugt von den Qualitäten der Technologie. Im Vergleich zu reinen Elektrofahrzeugen sei der Energieumwandlungsprozess bei Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen sauberer gegenüber der für den Elektroantrieb notwendigen Kohleverbrennung. Diese sei zwecks Verringerung der Umweltverschmutzung und der Kohlenstoffemissionen zu vermeiden. Beim Wasserstoffantrieb werde Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser und anderen Ausgangsstoffen erzeugt, in elektrische Energie umgewandelt für den Antrieb eines Autos und schließlich endgültig als Wasserdampf in die Umwelt entlassen wird – fast die Verwirklichung des Sinnspruches „Wasser zu Öl“ im Sinne von „Wasser zu Kraftstoff“.

Wasserstoff vs. Lithium

Auch im Vergleich zu Lithiumbatterien bestehen Wasserstoff-Brennstoffzellen den Test bei den Marktforschern von „36kr“. Letztere bestechen demnach durch:

  • kurze Ladezeit,
  • große Reichweite
  • höhere Temperaturbeständigkeit
  • breitere Anwendungspalette

Die Realität in China sei jedoch, dass außer zu den olympischen Winterspielen 2022 im Lande die Förderung von Wasserstoff-Energiefahrzeugen äußerst selten sei. Reine Elektrofahrzeuge führen auf den Straßen vieler Länder und hätten Industriegiganten wie Tesla hervorgebracht. In den niedrigen Kosten der  Lithium-Technologie sehen die Experten einen Hauptgrund dafür, dass die Förderung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen hinter Lithium-Batteriefahrzeugen zurückbleibe.

Sekundärtechnologie Wasserstoff

Anders als die Sekundärenergie Wasserstoff könne man Erdöl, Erdgas und andere fossile Energiequellen direkt zu geringeren Kosten gewinnen. Zur Herstellung bedürfe es verschiedener chemischer Reaktionstechnologien. Hier nennt „36kr“ drei Haupttypen von Wasserstoffproduktionstechnologien:

  • kohlenstoffreicher „grauer“ Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen wie Kohle
  • kohlenstoffarmer „blauer“ Wasserstoff durch Kohlenstoffbindung
  • kohlenstofffreier „grüner“ Wasserstoff aus sauberer Energie wie
    • Windkraft,
    • Photovoltaik und
    • Wasserkraft.

Grüner Wasserstoff – Wasser zu Öl

Aus der Perspektive der Kohlenstoffemissionen im gesamten Produktionsprozess sehen die Finanzmarktexperten keinen Anlass für Zweifel, dass einzig „grüner“ Wasserstoff mit den Reinigungsbedürfnissen von „Wasser zu Öl“ übereinstimmt. Die Baukosten einer Wasserstofftankstelle lägen weit höher als für Ladestellen für Elektrofahrzeuge. Traditionelle Tankstellen lassen sich aus Sicherheitsgründen nicht direkt auf Wasserstofftankstellen umstellen und müssen dafür aufwendig umgebaut werden. „36kr“ beziffert unter Berufung auf den „China Hydrogen Energy Industry Development Report 2020“ die kosten für Investitionen in eine Wasserstofftankstelle mit eintägiger Betankungskapazität von 500 Kilogramm zusätzlich zu den Grundstückskosten auf etwa sieben- bis zwölf Millionen Yuan (etwa 100- bis 165 Millionen Euro), was dem Dreifachen für eine traditionelle Tankstelle entspreche. Die Kosten für den Bau einer Ladestation für E-Autos beziffert die Plattform auf nur eine Million Yuan (etwa 14 Millionen Euro).

Wasserstoff-Transport vor technischen Herausforderungen

Darüber hinaus steht der Wasserstoff-Energietransport vor einer Reihe von technischen Herausforderungen je nach LKW- und Pipeline-Typ:

  • für groß angelegte Beförderung seien sie nicht geeignet,
  • die Effizienz des LKW-Transportes von Wasserstoff sei sehr gering,
  • der Transport durch Pipeline scheitere daran, dass Wasserstoff Stahl-Pipelines sehr leicht korrodiere,
  • Wasserstoff könne nicht durch derzeit vorhandene Erdgaspipelines transportiert werden,
  • Die Materialkosten von für den Wasserstofftransport geeignete Pipelines seien im Allgemeinen doppelt so hoch wie von Erdgaspipelines.

Nicht zuletzt aufgrund all solcher Hindernisse hätten führende Automobilhersteller weltweit bereits begonnen Programme zur Nutzung von Wasserstoffantrieben eingestellt oder ausgesetzt. So habe Ende 2021 Hyundai Motor Group die Entwicklung seines Wasserstoff-Energiefahrzeugprojekts „Genesis“ ausgesetzt und als Begründung dafür die geringe Entwicklungsleistung und der Forschungsfortschritt der dritten Generation der Brennstoffzelle mit Genesis-Wasserstoffenergiefahrzeugen genannt. Man sie weit davon entfernt, das ursprüngliche Ziel zu erreichen. Der Konzern habe die Größe der brennstoffzellensparte bereits November 2021 nach internen Untersuchungen drastisch reduziert. Als Start für das Projekt war bislang 2025 vorgesehen. Von da an hatte man zusammen mit der südkoreanischen Regierung eine jährliche Produktion von 130.000 Wasserstofffahrzeuge geplant; 2022 hätte man bereits 80.000 Wasserstofffahrzeuge verkaufen, bis 2040 die Gesellschaft auf Wasserstoffenergie umgestellt haben wollen. Bis November 2021 belief der kumulierte Absatz von Wasserstofffahrzeugen von Hyundai jedoch nur auf etwas mehr als magere 20.000 Stück.

Aus für große Wasserstoffprojekte

Weiter von „36kr“ genannte Beispiel für die Einstellung von Wasserstoffprojekten sind:

  • Mercedes-Benz: beendete im April 2020 seine Pläne zur Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Pkw aufgrund hoher Kosten und stellte die Produktion seines einzigen Brennstoffzellenmodells, des „GRC F-Cell“
  • Anfang 2021 kündigte Nissan Motor an, die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen in Zusammenarbeit mit Daimler und Ford auszusetzen und sich auf die Entwicklung reiner Elektrofahrzeuge zu konzentrieren;
  • im Juli kündigte Honda Motor an, die Produktion seines FCV-Modells „Clarality Fuel Cell“ einzustellen.

Netz von Wasserstofftankstellen in China

China hat bis Ende 2020 insgesamt 128 Wasserstofftankstellen installiert. Die Anzahl der wasserstofffahrzeuge betrug bis dahin 7.352 Stück. Aus dem „China Hydrogen Energy and Fuel Cell Industry White Paper“ geht hervor, dass China bis 2025 jedoch nicht mehr als 200 wasserstofftankstellen bauen werde. Das Land verfügt demgegenüber seit Januar 2021 über mehr als 810.000 öffentliche Ladestellen, die den Bedarf von Fahrzeugen mit Lithiumbatterien nicht decken könnten. Daher würden auch Wasserstofftankstellen mit hohen technischen Schwellenwerten und langsamem Bau zu einem wichtigen Faktor, der die Entwicklung von Wasserstofffahrzeugplänen einschränke.

Gleichwohl baut laut einem Bericht der Plattform für Chemie „Process“ China „grünen Wasserstoff” derzeit massiv aus. Allerdings hat demnach das Land auf dem Weg in eine ganz auf erneuerbaren Energien basierende, völlig emissionsfreie Wasserstoffwirtschaft der „graue Wasserstoff“ aus chemischen Nebenprodukten der chemischen Industrie noch Kostenvorteile und werde stark gefördert. So habe das Unternehmen Ningxia Baofeng Energy erst kürzlich das weltweit größte Werk zur Produktion von Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser mithilfe von erneuerbaren Energien in Betrieb genommen. In China ist mit 64 Prozent immer noch Kohle der am häufigsten zur Wasserstoffproduktion eingesetzte Rohstoff. 380.000 Tonnen Kohle könnten mit der neuen Anlage von Ningxia im Jahr weniger verbraucht werden. Insgesamt soll das Projekt der Volksrepublik helfen, 660.000 Tonnen CO2-Emissionen im Jahr einzusparen.

„Graue“ Wasserstoff-Produktion aus PDH-Nebenprodukten

Kurz- und mittelfristig spiele auch die sogenannte „graue“ Wasserstoff-Produktion aus PDH-Nebenprodukten in China noch eine große und in jüngster Zeit deutlich wachsende Rolle. 21 Prozent der gesamten Wasserstoff-Produktion in China werde derzeit mit industriellen Nebenprodukten erzielt. Unterdessen erlebt China laut „Process“ seine bislang größte ausländische Investitionswelle in die Wasserstoff-Industrie. Dem Bericht zufolge betreibt seit Juni 2020 American Air Products, einer der weltgrößten Produzenten von Wasserstoff, eine erste Anlage zur Produktion von Flüssigwasserstoff in China. Mit einer Investition von rund einer Milliarde Dollar (rund 890 Millionen Euro) beteiligte sich der Konzern am Aufbau eines Wasserstoff-Energie-Projekts in Jiaxing Haiyan in der Provinz Zhejiang. China habe sich ambitionierte Klimaziele gesetzt, gehe die Transformation seiner Wirtschaft aber gleichzeitig pragmatisch an, Schritt für Schritt, technologieoffen in alle Richtungen. Wasserstoff aus chemischen Nebenprodukten gelte als klimafreundlicher als die Produktion aus fossilen Rohstoffen, auch wenn die Reise langfristig in Richtung des völlig emissionsfreien Elektrolyse-Wasserstoffs gehen soll.

Landesweite Wasserstoff-Wertschöpfungskette

Das Land baue in großen Schritten eine landesweite Wasserstoff-Wertschöpfungskette auf. Der Einsatz von Wasserstoff aus sogenannten chemischen PDH-Nebenprodukten gilt dabei als wichtige Übergangstechnologie. „Die Produktion von grauem Wasserstoff aus industriellen Nebenprodukten hat die Vorteile geringerer Produktionskosten, reifer technologischer Prozesse und hoher Effizienz,“ zitiert „Process“ aus einer aktuellen Analyse der chinesischen Wasserstoffwirtschaft durch das Finanzinstitut „China Galaxy Securities“. Dazu zählen:

  • PDH
  • Kokereigas,
  • Chlor-Alkali-Abgase sowie
  • Endgase aus dem Ethan-Cracking.

Die Experten erwarten, dass die Expansion von PDH in China künftig zusätzliche 900.000 Tonnen Wasserstoff aus PDH-Nebenprodukten erzeugen wird – „und das Wachstumspotenzial ist beträchtlich,“ so das Finanzinstitut abschließend.

Autor*in: Friedrich Oehlerking (Freier Journalist und Experte für Einkauf, Logistik und Transport)