Klimaretter Wasserstoff: Heimische Unternehmen in den Startlöchern#
Ob Schiffsantrieb, Hochdruckbehälter oder Tankanlagen: Heimische Unternehmen mischen bei der Wasserstoff-Technologie ganz vorne mit. Doch es gibt noch einige Hürden.#
Von der Wiener Zeitung (20. Dezember 2020) freundlicherweise zur Verfügung gestellt
Von
Michael Ortner
Foto: © Wiener Zeitung, Illustration: Irma Tulek
Sie haben Milch aus Tirol, Tomatenmark aus Italien oder Holz aus der Steiermark geladen. Zehntausende Lkw sind täglich auf Österreichs Autobahnen unterwegs. Sie symbolisieren eine florierende Wirtschaft. Doch sie schaden damit auch massiv der Umwelt. Denn die Zahl der Lkw auf der Straße steigt seit Jahren an – und mit ihnen die ausgestoßenen Abgase. Gegenüber 1990 haben sich die Treibhausgas-Emissionen auf fast neun Millionen Tonnen im Jahr 2019 verdoppelt. Die EU gibt den Herstellern strengere Abgas-Regeln vor. Denn um die Klimaziele zu erreichen, müssen die Emissionen auf der Straße drastisch reduziert werden.
Strengere Regeln sind ein Weg zu diesem Ziel. Ein anderer Weg führt über Wasserstoff. Das chemische Element gilt als vielversprechendste Lösung für eine klimafreundliche Zukunft. Wasserstoff ist sauber. Wird es verbrannt, entsteht kein CO2, sondern nur Wasserdampf und Luft. In seinen Atomen steckt irrsinnig viel Energie. Es kommt dort zum Einsatz, wo schwere Güter bewegt werden müssen. Doch es eignet sich nicht nur als Antrieb für Lkw und Busse. Frachtschiffe könnten in Zukunft klimaneutral die Meere kreuzen. Selbst in der Luftfahrt könnte das Gas für einen Umbruch sorgen. Airbus ließ vor kurzem aufhorchen, bis 2035 ein Passagierflugzeug mit Wasserstoffantrieb zu entwickeln.
Das Gas lässt sich in Tanks speichern, in Pipelines und Schiffen transportieren und zurück in Strom wandeln – wenn die Energief aus Sonne, Wind und Wasser nicht ausreicht. Und Wasserstoff kann dabei helfen, ganze Industriezweige zu dekarbonisieren.
Revolution im Energiesektor#
Es kündigt sich also nicht weniger als eine Revolution des Energiesektors an. Eine, bei der Österreichs Unternehmen ganz vorne mit dabei sind: Ob bei der Herstellung und Speicherung von Wasserstoff, bei Betankungsanlagen oder innovativen Antrieben.
Doch zurück zu den Lkw. Sie brauchen eine Brennstoffzelle, die den Wasserstoff in Energie umwandelt und einen speziellen Tank, der hohem Druck standhält. Je höher der Druck, desto mehr Wasserstoff kann gespeichert werden.
In Kienberg bei Gaming hat man viel Erfahrung damit, Gase in Behälter zu zwängen. Seit 200 Jahren werden in dem niederösterreichischen Ort Stahlerzeugnisse hergestellt. Anfang des 19. Jahrhunderts wurden unter Josef Heiser Achsen für Kutschen produziert. Später konzentrierten sich die Eigentümer Reitlinger auf die Produktion von Stahlflaschen. 1998 übernahm der US-Konzern Worthington Industries den Standort.
Heute zählt das Unternehmen zu den führenden Herstellern von Stahlflaschen weltweit. In Österreich setzt man 100 Millionen Euro im Jahr um. Rund 380 Mitarbeiter beschäftigt Worthington in Kienberg. Sie fertigen unter anderem Sauerstoffflaschen für Spitäler, Atemluftflaschen für die Feuerwehr, Tanks für Erdgasfahrzeuge oder für Industriegase – zu denen auch Wasserstoff zählt. Dabei greift man in Kienberg auf konzerneigenes Know-how zurück. Ein Schwesterunternehmen in Kalifornien beliefert die US-amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa mit Wasserstoffbehältern.
Zehn Millionen Euro für neues Werk#
Das Unternehmen hat die Zeichen der Zeit erkannt. Zehn Millionen Euro wurden investiert, um in Kienberg auch Hochdruck-Composite-Behälter produzieren zu können. "Unsere Behälter sind für Betriebsdrücke zwischen 200 und 700 Bar konzipiert. Sie werden daher für Wasserstoff und Erdgas als Tanks in Autos, Bussen, LKW, Zügen und Schiffen sowie auch in den Gastransportcontainern verwendet", erklärt Radisa Nunic, Director European Sales And Public Affairs – Alternative Fuels.
Die im Kienberger Werk produzierten Stahlhochdruckflaschen werden unter anderem auch in Wasserstofftankstellen als Pufferspeicher eingesetzt. Mehrere tausend Hochdruck-Composite-Behälter sollen das Werk pro Jahr verlassen. Zu den Hauptkunden der Wasserstoff-Behälter zählen laut Nunic vor allem Hersteller von Bussen, wie etwa das belgische Unternehmen Van-Hool. Die Belgier belieferten bereits die deutschen Städte Köln und Wuppertal mit insgesamt 40 Wasserstoff-Bussen für den Personennahverkehr.
Daneben sind Lkw-Hersteller potenzielle Abnehmer. "Wir entwickeln derzeit unter anderem auch eine Gastankanlage für LKW, die hinter der Fahrerkabine eingebaut werden soll", sagt Nunic. Mit einer Tankladung Wasserstoff fährt der Lkw 300 bis 350 Kilometer. "Das klingt nicht nach viel, aber im innerstädtischen Bereich ist das gut nutzbar, etwa für Müllfahrzeuge." Noch fehle aber die flächendeckende Infrastruktur wie etwa Tankstellen.
Rund 130 Kilometer weiter westlich, in Thalheim bei Wels, ist bereits eine Wasserstoff-Tankstelle in Betrieb. Auf dem Gelände von Fronius stehen zwei Container, daneben eine Art Carport, dessen Dach mit Photovoltaik ausgestattet ist. Darunter steht eine Zapfsäule. Sie ist die erste grüne, innerbetriebliche Wasserstoff-Betankungsanlage in Österreich. Solhub ist ihr Name, oder wie es Christian Kasberger, Leiter der Wasserstoff-Abteilung, ausdrückt, "Energieknotenpunkt".
Emissionsfreie Mobilität#
Wie funktioniert also Solhub? Die PV-Anlage auf dem Dach wandelt die Sonnenenergie in Strom um. Dieser spaltet Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff – die sogenannte Elektrolyse. Der gewonnene Wasserstoff kann in der Anlage gespeichert oder in Strom zurückgewandelt werden. Die bei dem Prozess entstehende Wärme kann für Warmwasser genutzt werden.
Das Ziel ist, Gemeinden, Gewerbe- und Industriebetriebe als Kunden für die Wasserstofftankstelle zu gewinnen. Das Interesse sei groß, meint Dominik Mittermaier, technischer Verkaufsleiter bei Fronius. "Der Vorteil für Unternehmen ist, dass sie eine emissionsfreie Mobilitätslösung haben. Die Fahrzeuge lassen sich schnell betanken." Noch gibt es aber einige Hürden. Die Größte ist der Preis. Ein Modell zur Betankung von Wasserstoff-Staplern kostet ab 600.000 Euro. "Die Technologie ist noch teuer. Der Wasserstoff-Hype ist aber da, die staatlichen Subventionen fehlen allerdings noch", sagt Mittermaier. "Wir müssen auch viel Überzeugungsarbeit leisten, dass die Technik sicher ist", stimmt Kasberger ein.
Bald sollen die ersten Betriebe Wasserstoff mit dem Solhub tanken. "Wir sind mittendrin in Kundenprojekten", sagt Mittermaier. Fronius baut die Anlagen selbst, errichtet sie beim Kunden nach individuellen Anforderungen und betreut sie auch nach der Inbetriebnahme. 2021 sollen die ersten Anlagen in Österreich entstehen. Fronius will sich auch die EU als Markt erschließen. Die nötigen Zertifizierungen sind bereits eingeholt. Ein österreichweites Wasserstoff-Tankstellen-Netz will Fronius aber nicht aufbauen. Die Anlage sei für gewerbliche Nutzer gedacht. "Die lokale Erzeugung von Wasserstoff steht im Vordergrund", sagt Mittermaier.
Die Tankstelle liefert Wasserstoff für kleine Betriebe. Doch woher nimmt man das Gas, um ganze Industriezweige mit Energie zu versorgen? Derzeit ist nur sehr wenig grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energien verfügbar. Die größte Anlage steht in Linz bei der voestalpine. Sie hat eine Leistung von sechs Megawatt (MW). Der Stahlhersteller plant, die Produktion in der Zukunft mittels Wasserstoff klimaneutral zu gestalten. Bis 2050 sollen die CO2-Emissionen um mehr als 80 Prozent reduziert werden.
Dazu sind jedoch ganz andere Dimensionen notwendig. "Um große Stahlkonzerne wie die voestalpine zu dekarbonisieren, brauchen wir Größenordnungen von 100 MW und mehr", sagt Alexander Peschl, Business Development Manager bei Siemens Energy Österreich. Die Pilotanlage ist ein Gemeinschaftsprojekt von Siemens, voestalpine, Verbund und Austrian Power Grid (APG).
Siemens Energy steuert den Elektrolyseur bei, der das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet.
Den erneuerbaren Strom für die Anlage liefert Verbund. "Der Bedarf der voestalpine wird vor Ort nicht zu decken sein", sagt Rudolf Zauner, Leiter des "Green Hydrogen"-Programms bei Verbund. Die EU will die globale Erwärmung bis 2050 auf unter zwei Grad begrenzen – auch mit Hilfe von Wasserstoff. Zauner hat das Szenario auf Österreich umgelegt. Rund 800.000 Tonnen pro Jahr grüner Wasserstoff sind dazu nötig.
Europaweite Wertschöpfungskette#
Noch ist das Zukunftsmusik. Zauner spricht von zweistelligen Milliardenbeträgen, die investiert werden müssen. Dem Energiesystem steht ein massiver Umbau bevor. Ein Umbau, der jedoch dringend notwendig ist. "Wenn man Klimaneutralität erreichen will, führt kein Weg vorbei an grünem Wasserstoff", sagt Zauner. Das Unternehmen denkt deshalb schon einen Schritt weiter. Mitte November riefen Verbund und mehr als ein Dutzend Kooperationspartner das Projekt "Green Hydrogen @ Blue Danube" ins Leben. In einem ersten Schritt sollen entlang der Donau Elektrolyseure Wasserstoff produzieren.
In der zweiten Phase soll in Südosteuropa, wo die Bedingungen für Windkraft und Solaranlagen besonders günstig sind, grüner Wasserstoff produziert werden. 80.000 Tonnen pro Jahr sollen es einmal sein. "Die erneuerbare Energie wird vor Ort in Wasserstoff umgewandelt. Dieser wird dann - zum Beispiel per Schiff auf der Donau - zu Abnehmern nach Deutschland und Österreich transportiert", erklärt Zauner. Ab 2024 sollen die ersten Schiffe unterwegs sein. Damit soll eine Wertschöpfungskette von der Produktion über den Transport bis hin zu den Abnehmern geschaffen werden.
Der Clou dabei: Die Schiffe sollen den Wasserstoff nicht nur transportieren, das Gas soll sie zugleich auch antreiben. Daran arbeitet AVL List. Das Grazer Unternehmen gilt als Spezialist für Antriebe und Motoren und ist Partner des Projekts. "Wir entwickeln unter anderem Brennstoffzellen für den Marinebereich", sagt Jürgen Rechberger, Head of Global Fuel Cell Competence bei AVL List.
China einen Schritt voraus#
Die Brennstoffzelle hat eine Leistung von 1,2 MW. Sie kann modular eingesetzt werden. "Bei großen Frachtschiffen braucht man 40 bis 60 MW", sagt Rechberger. Knackpunkt sei jedoch die Speicherung. Denn Wasserstoff braucht deutlich mehr Platz als herkömmliche Kraftstoffe. Und im flüssigen Zustand muss Wasserstoff auf minus 253 Grad Celsius heruntergekühlt werden. Dazu kommen logistische Probleme: Wie kommt der Wasserstoff in die Häfen und wie werden die Schiffen betankt?
Über 500 Mitarbeiter arbeiten bei AVL List im gesamten Umfeld Brennstoffzelle. Zehn Prozent des Umsatzes fließt in die Forschung. Dort wird eifrig an einem neuartigen Elektrolyse-Verfahren getüftelt. "Damit lässt sich Wasserstoff rund 20 bis 25 Prozent effizienter herstellen. Die Kosten sinken um ein Viertel, man braucht also weniger erneuerbaren Strom", erklärt Rechberger.
Daneben geht es um "X to power", also Antriebssysteme im Verkehrsbereich. China setze laut Rechberger bereits stark auf Wasserstoff-Trucks. 10 bis 15.000 Fahrzeuge dieser Art seien dort schon auf den Straßen. AVL List arbeitet eng mit Lkw-Herstellern zusammen. 2023 soll ein komplett neuer Brennstoffzellenantrieb produziert werden. Ob Iveco, MAN, Daimler oder Volvo, alle großen europäischen Lkw-Hersteller entwickeln eigene Wasserstoff-Projekte. Das zeigt, wie wichtig das Gas für den Schwerlastverkehr auf der Straße werden wird.
Förderungen notwendig#
Die Entwicklung von Antrieben ist das eine. Kostengünstiger Wasserstoff zum Tanken das andere. Noch ist grüner Wasserstoff sehr teuer. Meist wird bisher grauer Wasserstoff verwendet. Er stammt aus fossilen Energieträgern, bei seiner Herstellung entsteht CO2. Rechberger rechnet bis etwa 2026 mit einem Preis von 5 bis 6 Euro pro Kilogramm grüner Wasserstoff an der Tankstelle. Ein Preis von 5 Euro wäre kostenäquivalent zu 1 Liter Diesel. Denn: "Wasserstoff hat einen drei Mal so hohen Energieinhalt, der Verbrauch ist niedriger", sagt Rechberger. "Ein konventioneller Truck verbraucht 30 Liter Diesel auf 100 Kilometer oder eben 8 Kilogramm Wasserstoff."
Damit grüner Wasserstoff konkurrenzfähig wird, müssen die Preise fallen. Es braucht jedoch auch staatliche Hilfe. "Ohne Förderungen werden viele Wasserstoff-Projekte nicht durchführbar sein. Das war bei der Batterie und Photovoltaik so, jede neue Technik braucht eine Marktaktivierung", sagt Alexander Trattner, Leiter des Hycenta in Graz.
Gelingt der Umstieg auf grünen Wasserstoff, werden auch in der Zukunft zehntausende Lkw auf den Straßen sein. Sie transportieren weiterhin Milch aus Tirol, Tomatenmark aus Italien, Holz aus der Steiermark – aber eben klimaneutral.
