Nutzung im Verkehr
Insbesondere in Verkehrsträgern, in denen der direkte Einsatz von erneuerbarem Strom technisch schwer oder nicht möglich ist, kann die Anwendung von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten als sogenannte „Sektorenkopplungstechnologien“ ein Schlüssel zur Defossilisierung des gesamten Energiesystems sein.
Im Verkehrssektor sind die Treibhausgas (THG)-Emissionen in vielen europäischen Ländern einschließlich Deutschland seit 1990 gestiegen oder stagnieren. Das ist darauf zurückzuführen, dass THG-mindernde Effekte, insbesondere durch Verbesserungen der Fahrzeugeffizienz, durch die gleichzeitige Zunahme des Gewichts der Fahrzeuge, der Verkehrsleistung und der Motorenleistung zu Nichte gemacht wurden.
Ein Umsteuern ist zur Erreichung nationaler, europäischer und internationaler Klimaschutzziele zwingend notwendig. Dabei wird neben alternativen Antriebssystemen auch erneuerbaren Kraftstoffen eine entscheidende Rolle zukommen. Dazu zählen Powerfuels, d.h. grüner Wasserstoff und weitere synthetische gasförmige und flüssige Energieträger, die ihren Energiegehalt aus erneuerbarem Strom beziehen.
Wasserstoff und Wasserstoffderivate können theoretisch in allen Verkehrsträgern fossile Kraftstoffe ersetzen und so zur Verringerung von THG-Emissionen im Verkehrssektor beitragen. In Brennstoffzellenfahrzeugen, z.B. Pkw, Lkw und Bussen, kann Wasserstoff direkt als Kraftstoff eingesetzt werden: in der Brennstoffzelle wird er zusammen mit Sauerstoff in elektrische Energie umgewandelt und treibt so den im Fahrzeug eingebauten Elektromotor an. Gegenüber der direkten Verbrennung hat der Einsatz von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle den Vorteil, dass ein deutlich höherer Wirkungsgrad erreicht wird. Außerdem gehen damit gegenüber der Direktelektrifizierung Vorteile in Bezug auf die Reichweite und Tankdauer einher. Eine wichtige Rolle könnten Brennstoffzellenfahrzeugen daher ergänzend zur batterieelektrischen Mobilität im Individualstraßenverkehr (insbesondere bei Langstrecken) spielen, außerdem können Brennstoffzellen-LKW zur Defossilisierung des Straßengüterverkehrs beitragen. Auch für Züge auf nicht-elektrifizierten Strecken, auf denen derzeit noch Diesel-Loks im Einsatz sind, ist die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff eine Option. Dies setzt allerdings für alle genannten Anwendungsbereiche den Auf- und Ausbau der Wasserstoff-Betankungs- und Verteilungsinfrastruktur voraus.
Alternativ zur direkten Nutzung kann Wasserstoff aus erneuerbarem Strom als Grundstoff zur Herstellung von synthetischen gasförmigen oder flüssigen Energieträgern verwendet werden. Diese Powerfuels können so hergestellt werden, dass sie fossilen Kraftstoffen wie Benzin, Diesel oder Kerosin in ihren Grundeigenschaften ähneln und gegenüber diesen klare Vorteile im Hinblick auf geringere Emissionen haben. Als sogenannte „Drop-In“-Kraftstoffe sind sie vollständig kompatibel mit den bestehenden Fahrzeugen und der entsprechenden Infrastruktur. Sie können den „konventionellen“ Kraftstoffen beigemischt werden und somit graduell zur Minderung der Emissionen der Verkehrsträger, die heute im Betrieb sind und derzeit noch überwiegend fossile Kraftstoffe nutzen, beitragen. Zudem sind sie gutspeicher- und transportierbar und können deswegen auch an Standorten mit besonders günstigen Bedingungen für die erneuerbare Energien-Erzeugung produziert und nach Europa importiert werden.
Im Flug- und Schiffsverkehr wird synthetischen Flüssigkraftstoffen auf der Grundlage von erneuerbarem Wasserstoff eine zentrale Bedeutung zur Reduzierung von THG-Emissionen zugewiesen, da die direkte Nutzung von Strom oder Wasserstoff aufgrund des deutlich weniger günstigen Verhältnisses zwischen gespeicherter Energiemenge und Gewicht der Speicher auf längeren Strecken als kurz- und mittelfristig nicht realisierbar erscheint. Powerfuels, insbesondere E-Kerosin für den Flugverkehr bzw. Ammoniak und Methanol für den Schiffsverkehr, werden daher für diese Bereiche als zukunftsweisende Treibstoffalternativen zu fossilen Kraftstoffen eingestuft, zumal sie gegenüber Biokraftstoffen in ihrer potenziellen Produktion und Verfügbarkeit mengenmäßig weniger begrenzt sind.
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