Wasserstoff aus erneuerbaren Energien wie Solar kann emissionsfrei erzeugt werden. Lucas Coch / AAP

Wasserstoff als sauberen Kraftstoff zu nutzen, ist eine Idee, deren Zeit vielleicht noch kommt. Für Australien ist die Produktion von Wasserstoff verlockend: Sie könnte eine lukrative neue heimische Industrie schaffen und der Welt zu einer kohlenstofffreien Zukunft verhelfen.

Das nationale Wasserstoffstrategie Der im letzten Monat veröffentlichte Artikel argumentiert, dass Australien an der Spitze des globalen Wasserstoffrennens stehen sollte. Unter der Leitung von Chief Scientist Alan Finkel verfolgt die Strategie einen technologieneutralen Ansatz, indem sie keine Möglichkeit bevorzugt, „sauberen“ Wasserstoff herzustellen.

Es kommt aber darauf an, ob Wasserstoff aus erneuerbarem Strom oder aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Während der Weg der fossilen Brennstoffe derzeit billiger ist, könnte er am Ende erhebliche Mengen Kohlendioxid ausstoßen.

Dr. Finkel und Energieminister Angus Taylor vor einem Treffen zur Wasserstoffstrategie. RICHARD WAINWRIGHT / AAP

Nicht jeder "saubere" Wasserstoff ist gleich

Wasserstoff kann durch Elektrolyse mit Strom erzeugt werden, der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Bei der Nutzung von erneuerbarem Strom entsteht kein Kohlendioxid, sondern grüner Wasserstoff.

Wasserstoff kann auch aus Kohle oder Gas gewonnen werden. Dieser Prozess setzt Kohlendioxid frei. Der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffs wird auf diese Weise hergestellt.

Aus diesem Prozess stammendes Kohlendioxid kann teilweise, aber kritisch nicht vollständig, in unterirdischen Lagerstätten eingefangen und gespeichert werden.

CCS ist jedoch technisch komplex und teuer. Derzeit nutzen nur zwei Anlagen Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen: eins in Kanadamit einem Kohlendioxid Erfassungsrate von 80% und eine in den USA mit einer niedrigeren Rückhalterate.

In Australien ist Chevron das einzige große CCS-Projekt, das in Betrieb ist Projekt Gorgongas (nicht Wasserstoff) in Westaustralien. Nach einer erheblichen Verzögerung und drei Jahren seit Beginn der Gasversorgung Die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff begann in diesem Jahr.

Hohe Kohlenstoffabscheidungsraten sind nicht gewährleistet

Die Wasserstoffstrategie verwendet den Begriff „sauberer Wasserstoff“ für Wasserstoff, der aus erneuerbarem Strom und aus Kohle oder Gas mit Kohlenstoffabscheidung hergestellt wird. Und es wird ein "Best-Case" -Szenario angenommen, in dem 90-95% Kohlendioxid aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird.

Solche Raten sind technisch möglich, wurden aber bisher nicht erreicht. Niedrigere Fangraten werden in der Strategie nicht berücksichtigt.

Mit 90-95% -Abscheidungsraten ist Wasserstoff auf Kohle- und Gasbasis viel weniger kohlenstoffintensiv als herkömmliche fossile Brennstoffe. Eine Abscheiderate von 60% bedeutet jedoch, dass Wasserstoff aus Kohle eine ähnliche Emissionsintensität aufweist wie Erdgas, das direkt verbrannt wird.

Emissionsintensität von Kraftstoffen mit und ohne CCS. Die Wasserstoffzahlen sind nur für die Produktion bestimmt. Bei exportiertem Wasserstoff ist die Emissionsintensität höher. Quelle: Berechnungen der Autoren unter Verwendung von Daten der International Energy Agency und der US Energy Information Administration

Die nationale Strategie beschreibt keinen Mechanismus, um sicherzustellen, dass die Best-Case-Fangquoten eingehalten werden. Die Produktion von Wasserstoff könnte viel schneller ansteigen als die zur Erfassung der Emissionen erforderlichen Einrichtungen, so dass große Mengen an Treibhausgas in die Atmosphäre gelangen können - ähnlich wie im Fall von Gorgon.

Ein weiteres Risiko besteht darin, dass die Kohlenstoffabscheidung aus technischen oder Kostengründen nicht die bestmöglichen Werte erzielen kann.

Auf dem Weg zu emissionsfreien Exporten

Länder wie Japan, Südkorea und Deutschland prüfen derzeit die Möglichkeit, Wasserstoff auf verschiedene Arten zu nutzen, unter anderem in Energieerzeugung, Transport, Heizung und industrielle Prozesse.

Einige zukünftige Importeure interessieren sich möglicherweise nicht dafür, wie sauber unser Wasserstoff hergestellt wird, andere dagegen.

Um zu veranschaulichen, warum kohlenstofffreie Exporte von Bedeutung sind, haben wir die Emissionen berechnet, wenn Australien jährlich 12 Millionen Tonnen Wasserstoff für den Export produzierte - das entspricht etwa 30 Prozent unserer aktuellen Ausfuhren von Flüssigerdgas und entspricht den Produktionsschätzungen in der nationalen Strategie.

Es würde ungefähr 37 Millionen Tonnen Erdgas oder 88 Millionen Tonnen Kohle erfordern. Wenn 90% Kohlendioxid erfasst würden, würden die Gasemissionen 1.9% der derzeitigen jährlichen Treibhausgasemissionen in Australien (2018) oder 4.4% unter Verwendung von Kohle betragen.

Wenn nur 60% des Kohlendioxids eingefangen würden, würde Wasserstoff aus Gas und Kohle einen zusätzlichen Anteil von 7.8% bzw. 17.9% an den aktuellen nationalen Emissionen ausmachen, was es Australien sehr viel schwerer macht, bestehende und zukünftige Emissionsziele zu erreichen.

Wo investieren?

Derzeit ist die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen selbst bei der Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff billiger als die Erzeugung aus erneuerbaren Quellen.

Australien hat auch große und bereite Reserven an Braunkohle im Victoria Latrobe Valley, die von der rückläufigen Kohlekraftindustrie nicht mehr genutzt werden. Abgefangener Kohlenstoff könnte unter Bass Strait gespeichert werden. Und die reichlichen Gasreserven des Landes könnten in Wasserstoff umgewandelt werden, zusätzlich zum oder teilweise als Ersatz für den Export von Flüssigerdgas. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die nationale Strategie alle Optionen offen gelassen hat.

Ein Diagramm, das die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff zeigt. Nationale Wasserstoffstrategie

Die Einrichtung von Wasserstoffproduktionsanlagen mit Kohlenstoffabscheidung würde jedoch enorme Ausgaben für Anlagen mit sehr langer Lebensdauer bedeuten. Dies ist riskant, da das Kapital verschwendet werden würde, wenn der Markt für emissionsintensiven Wasserstoff zusammenbrechen würde, entweder durch öffentliche Einstellungen oder durch eine globale Notwendigkeit, zu emissionsfreien Energiesystemen überzugehen.

Die Welt ist schon weit weg vom tempo zur Erreichung der Emissionsminderungsziele benötigt werden und letztendlich auf Null sinken müssen, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu verhindern.

Australien sollte in Forschung und Entwicklung investieren, um grünen Wasserstoff billiger zu machen. Dies erfordert eine Reduzierung der Elektrolysekosten und eine weitere Reduzierung der Erzeugung von erneuerbarer Energie in großem Maßstab. Dies könnte zu großen Vorteilen für das Klima und die zukünftige Exportwirtschaft Australiens führen.

Über den Autor

Frank Jotzo, Direktor, Zentrum für Klima- und Energiepolitik, Australische Nationale Universität; Fiona J Beck, wissenschaftliche Mitarbeiterin, Australische Nationale Universitätund Thomas Longden, wissenschaftlicher Mitarbeiter, Australische Nationale Universität

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