Ein klimaneutrales Energiesystem in Europa könnte nach einer Studie der TU Berlin weitgehend auf direkter Elektrifizierung basieren. Für die wenigen Anwendungen, die sich auch künftig nicht sinnvoll elektrifizieren lassen – etwa in der Schifffahrt, Teilen der Chemieindustrie oder zur Absicherung langer Dunkelflauten –, sprechen sich die Forscher dafür aus, statt auf Wasserstoff verstärkt auf Methanol zu setzen. Nach ihren Berechnungen wären die Gesamtsystemkosten nur geringfügig höher, während Methanol deutliche Vorteile bei Transport, Speicherung und Infrastruktur biete.
Die Studie „A minimal methanol backstop for high-electrification scenarios“ untersucht, wie sich Europa kosteneffizient klimaneutral mit Energie versorgen kann. Das Ergebnis: Anders als noch vor wenigen Jahren angenommen, lassen sich inzwischen deutlich mehr Bereiche direkt elektrifizieren – etwa durch batterieelektrische Lastwagen oder elektrische Lösungen für die Wärmebereitstellung.
Damit fallen viele Anwendungsfälle für Wasserstoff weg. Chemische Energieträger werden nur noch dort benötigt, wo eine direkte Elektrifizierung technisch kaum möglich ist – also zum Beispiel in der internationalen Schifffahrt, im Flugverkehr, bei Teilen der chemischen Industrie sowie in Backup-Kraftwerken, die während längerer Dunkelflauten die Stromversorgung absichern. In diesen Bereichen werden eher flüssige Brennstoffe wie Methanol oder Kerosin mit hoher Energiedichte benötigt als Wasserstoff.
Methanol-Infrastruktur flexibler aufbaubar, geringe Mehrkosten
„Derzeit wird in Deutschland ein großes Wasserstoffnetz geplant“, sagt Tom Brown, Leiter des Fachgebiets „Digitale Transformation in Energiesystemen“ an der TU Berlin. „Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die Nachfrage nach Wasserstoff in der Zukunft hierbei deutlich überschätzt wurde. Mit Methanol statt Wasserstoff könnte man die Infrastruktur wesentlich flexibler an die tatsächliche Nachfrage anpassen.“
Denn während Wasserstoff wegen seiner kleinen Molekülgröße und seiner geringen Dichte lange Pipelines und unterirdische Speicher erfordert, lässt sich flüssiges Methanol mit vergleichsweise geringem Aufwand per Schiff, Bahn, Lkw oder in alten Öl-Pipelines transportieren und in Tanks lagern. Nach Einschätzung von Brown und seinem Team macht diese Flexibilität den Aufbau einer neuen Infrastruktur deutlich einfacher und verringert das Risiko kostspieliger Fehlinvestitionen.
Die Modellrechnungen, die mit Hilfe einer von Browns Forschungsgruppe entwickelten Software durchgeführt wurden, zeigen, dass ein Energiesystem mit einem minimalen „Methanol-Backup“ nur rund 2,4 Prozent höhere Gesamtsystemkosten verursacht als ein Szenario, das für die verbleibenden Anwendungen auf Wasserstoff oder Methan setzt. Nach Ansicht der Forscher werden diese geringen Mehrkosten jedoch durch Vorteile ausgeglichen, die sich in den Modellen bislang nur teilweise abbilden lassen – etwa den flexibleren Ausbau der Infrastruktur, der sich je nach Entwicklung anpassen lässt, und die einfachere Speicherung des Energieträgers.
Die Forscher sehen ihre Ergebnisse auch als Beitrag zur aktuellen energiepolitischen Debatte. Aus ihrer Sicht sollte der Ausbau der Elektrifizierung „weiterhin höchste Priorität“ haben. Nachhaltig erzeugtes Methanol sollte dort eine wichtige Rolle übernehmen, wo elektrische Lösungen an technische Grenzen stoßen.
Futureman meint
Während Europa noch überlegt, welcher „Brennstoff“ der beste ist, stellt Afrika und viele Inselstaaten gleich direkt auf komplett Strom um. Denn der ist überall und vor allem billig zu erzeugen.
Mark Müller meint
Ob Methanol (H2 mit CO2), Ammoniak (H2 mit Stickstoff), E-SAF, oder ein anderer Wasserstoff-Träger, am Beginn steht für einen CO2-freien Kreislauf immer grüner Wasserstoff.
Und wenn man dann den schon mal hat und zugleich ein umfangreiches Erdgas-Pipeline-Netz, dass es künftig nicht mehr braucht, dann kann man darin auch gasförmiges H2 rumschieben. Jede weitere Umwandlung kostet ja auch Energie.
Das Wasserstoff-Netz ist europaweit an vielen Stellen im Bau, und aktuell sieht es eher danach aus, dass im Rahmen der Energiewende sowohl Wasserstoff direkt, als auch die verschiedenen Wasserstoff-Träger zum Einsatz kommen werden, je nach Einsatzzweck. In der schweren E-Mobilität (LKW, Busse, Eisenbahn und Binnenschiffahrt) eher Wasserstoff, bei Hochseeschiffen sowohl Methanol wie auch Ammoniak und als Energie-Reserve auch alle drei Formen: Ammoniak oder Methanol in Tanks, wie auch gasförmiger Wasserstoff in Kavernen.
Unter diesen Gegebenheiten wird die Studie eher zur Verunsicherung beitragen als zu einer raschen, erfolgreichen Energiewende.