Die Energiewende, also die Steigerung der Energieeffizienz und der schrittweise Umbau der Energieversorgung weg von fossilen und hin zu erneuerbaren Energien, wird in Deutschland von einem breiten gesellschaftlichen Konsens getragen. Die Nutzung heimischer regenerativer Energiequellen verringert die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten, erhöht den Anteil inländischer Wertschöpfung, ermöglicht deutliche Effizienzgewinne sowie die Reduktion klimaschädlicher Gase.

Allerdings bringt der Ausbau der erneuerbaren Energien auch Herausforderungen mit sich. Ein zentraler Punkt ist die Einbindung stark wachsender Mengen unregelmäßig anfallenden Wind- und Solarstroms in die Verkehrs- und Energiewirtschaft. Die Aufnahmekapazitäten der bestehenden Netze sind damit überfordert, und auch der diskutierte notwendige Ausbau der Netze wird angesichts der zu erwartenden hohen Leistungen nicht ausreichen. Das Energiesystem muss sich von zentralen Strukturen, in denen bedarfsgerecht Energie bereitgestellt wird, wandeln zu einem eher dezentralen System, in dem das Energieangebot (aus erneuerbaren Quellen) und der Bedarf voneinander entkoppelt sind. Im Verkehrssektor ist die Nutzung erneuerbarer Energiequellen als Kraftstoff unabdingbar, um das langfristige Ziel der Dekarbonisierung zu erreichen.

Wasserstoff als Energiespeicher und -träger sowie Brennstoffzellen als hocheffiziente Energiewandler, die heute an der Schwelle zur Kommerzialisierung stehen, sind Schlüsseltechnologien für ein neues Energiekonzept. Vielfältige Demonstrationsaktivitäten im Rahmen des von der Bundesregierung geförderten Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) belegen die Alltagstauglichkeit entsprechender Systeme.

So wird zum Beispiel Strom aus Wind oder Fotovoltaik per Elektrolyse zu Wasserstoff gewandelt und dann gespeichert. Die Machbarkeit und zunehmende Wirtschaftlichkeit von so genannten Wind-Wasserstoff-Systemen wird in Deutschland erfolgreich demonstriert. Der Wasserstoff kann als emissionsfreier Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge oder als CO2-freies Industriegas genutzt werden, er kann als großmaßstäblicher Energiespeicher von fluktuierender erneuerbarer Energie genutzt und bei Bedarf rückverstromt werden oder er kann ins Erdgasnetz eingespeist werden.

Mit Blick auf die Elektromobilität mit Brennstoffzelle und Wasserstoff sind die grundsätzlichen technologischen Herausforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit und Performance von Brennstoffzellenfahrzeugen inklusive deren Betankung in wenigen Minuten überwunden; die Erfahrungen der Clean Energy Partnership (CEP) zeigen, dass aus Kundensicht hier heute keine Abstriche gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen mehr gemacht werden. Führende Automobilhersteller bereiten den Markteintritt ab 2015 vor. Gemeinsame Analysen der Industrie, beispielsweise im Rahmen von H2-Mobility, zeigen die zentrale Bedeutung von Brennstoffzellenfahrzeugen für die zukünftige Verkehrswirtschaft auf und legen die Basis für einen koordinierten Aufbau einer bedarfsgerechten Betankungsinfrastruktur für Wasserstoff parallel zum Hochlauf der Fahrzeuge.

Die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie nähert sich in Deutschland auch im Bereich der Hausenergie der Markteinführung, die in Japan bereits in vollem Gange ist. Im NIP Leuchtturm-Projekt callux wird der Beweis geführt, dass Brennstoffzellenheizgeräte auf der Basis von Erdgas eine effiziente und kostensparende Alternative in der Hausenergieversorgung werden können. Auf Basis dieser Erprobungen werden in weiteren, auch grenzüberschreitenden Verbundvorhaben zusätzliche Erfahrungen gesammelt und der Markteintritt konzertiert vorbereitet. Andere Anwendungen von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien, die heute erfolgreich im Alltag erprobt werden, umfassen u.a. die netzunabhängige Stromversorgung/Notstromaggregate, Spezialfahrzeuge z.B. im Umfeld von Lagerhallen oder Flughäfen, portable Stromversorgung im professionellen und im privaten Umfeld oder auch Lösungen für den Luft- und für den Schiffsverkehr.

Die Technologiefelder rund um Produktion, Verteilung und Nutzung von Wasserstoff sowie die anwendungsspezifischen Herausforderungen an die Brennstoffzelle sind sehr vielfältig. Die erfolgreiche Einführung entsprechender Produkte am Markt kann nur gelingen, wenn diese in der Gesellschaft auf Akzeptanz stoßen. Dazu sind in der jetzigen Phase der Marktvorbereitung die Verbreitung von Informationen und der Austausch mit Politik, Wirtschaft, Anwendern und der breiten Öffentlichkeit so wichtig. Hierzu leistet das vorliegende Buch „Wasserstoff und Brennstoffzellen“ einen aktuellen, umfassenden und kompetenten Beitrag.

Berlin, August 2012

Dr. Klaus Bonhoff