Heute klimafreundlich Strom produzieren

Um die Energiewende erfolgreich voranzubringen, müssen neue Technologien verstärkt zum Einsatz kommen. Was die nationale Wasserstoffstrategie damit zu tun hat, welche besondere Rolle die dezentrale Energieerzeugung spielt und wie es gelingt, Elektroautos rund um die Uhr mit eigens produziertem Strom zu laden, lesen Sie hier.

Wie können wir uns bundesweit selbst mit Strom versorgen?

Die Energiewende ist beschlossene Sache: Sie sieht vor, dass Deutschland bis spätestens 2038 komplett aus der Kohle aussteigt, idealerweise sogar schon 2030. Denn nur so können der Klimawandel aufgehalten und das 1,5-Grad-Ziel erreicht werden. Auch der Atomausstieg ist klar geregelt, das Aus für diese Form der Energieversorgung ist derzeit für Ende 2022 geplant. Ein funktionierender Technologiewandel ist angesichts dessen entscheidend, auch im Hinblick auf den Wechsel hin zu strombasierten Elektroautos. Nur so ist die Versorgung auch weiterhin gesichert. Die Lösung ist ein smarter Mix aus unterschiedlichen Quellen zur Deckung des Energiebedarfs. Das beinhaltet den Ausbau nachhaltiger Stromquellen sowie den damit verbundenen Netzausbau.

Neben den klassischen erneuerbaren Energieträgern Wind- und Sonnenenergie spielt zum Beispiel auch die Brennstoffzellentechnologie eine wichtige Rolle beim Ausbau Erneuerbarer Energien: unter Einsatz von Wasserstoff und Sauerstoff wird hier Strom erzeugt. Bei dieser Form der Energiegewinnung verringert sich der Ausstoß an CO₂ gegenüber der konventionellen Energieversorgung um rund die Hälfte. Zudem stoßen Brennstoffzellen bei der Stromproduktion keine klimaschädlichen Partikel aus. Hier wird die Energie dezentral erzeugt, also an der Stelle, an der sie auch verbraucht wird.

Warum dezentrale Energieerzeugung?

Bei der Energieerzeugung unterscheidet man zwischen zentral und dezentral produzierter Energie. Während die dezentrale Energie an Ort und Stelle erzeugt und verbraucht wird, kommt zentrale Energie aus großen Kraftwerken zum Endverbraucher. Vorteil der dezentralen Energieerzeugung ist, dass bei der Übertragung weniger Energie verloren geht. Darüber hinaus werden auch die Netze entlastet und Transportverluste vermieden. Zudem sorgt diese Form der Energieerzeugung für mehr Unabhängigkeit von den großen Energieversorgern.

Wie können Hausbesitzer die Brennstoffzellentechnologie integrieren?

Die Einbindung einer Brennstoffzelle in ein bestehendes Heizsystem ist in den meisten Fällen problemlos möglich. Die Technologie ist kompatibel mit den unterschiedlichsten Heiz- und Energiesystemen. Über einen Wärmespeicher kann die Brennstoffzelle in vorhandene Heizsysteme mit zentraler Heizungsanlage integriert werden. Dabei sorgt sie nicht nur für eine hocheffiziente Stromerzeugung, sondern unterstützt auch das Heizungssystem mit der anfallenden Abwärme. Diese kann für den Heizungs- und Warmwasserspeicher verwendet werden. Auch eine Wärmepumpe lässt sich mit der Brennstoffzelle kombinieren. Hilfreich ist außerdem, dass die Brennstoffzelle individuelle regelbar ist und bei höherem Bedarf auch in Reihe geschaltet werden kann. Das ist etwa nützlich, wenn es darum geht, größere Anlagen oder Wohnkomplexe mit Strom zu versorgen.

Brennstoffzelle oder Photovoltaik?

Wer sich nicht zwischen den beiden Technologien entscheiden möchte, setzt einfach auf ein Hybridkonzept. Denn die Kombination von Brennstoffzelle und Photovoltaik bewirkt einen hohen Autarkiegrad das ganze Jahr über. Während der Solarstrom für die Verbrauchsspitzen tagsüber genutzt werden kann, deckt die Brennstoffzelle die Grundlast ab. Unter Grundlast versteht man in diesem Fall den durchgehenden Strombedarf. Die Grundlast eines Einfamilienhauses kann eine Brennstoffzelle dabei problemlos decken.

Lohnend ist die Kombi auch für Besitzer von E-Autos. Denn Photovoltaik-Anlagen erzeugen nur während des Tages Strom. Im Normalfall findet der Ladevorgang aber während der Nachtstunden statt. Brennstoffzellen können auch zu dieser Zeit und in Schlechtwetterperioden zuverlässig Strom liefern. Der selbst produzierte Strom kann dann ohne Verluste in den Batteriespeicher des Fahrzeugs eingespeist werden. Ohne Brennstoffzelle wäre für den nächtlichen Ladevorgang zusätzlich ein Batteriespeicher nötig, in dem der Solarstrom zwischengespeichert wird. Von dort wird er dann wieder in den Batteriespeicher des E-Autos eingespeist. Ein solcher Prozess ist allerdings mit hohen Verlusten verbunden.

Kann ich mit der Brennstoffzelle die Heizung ersetzen?

Die Brennstoffzelle produziert hauptsächlich Strom, aber auch Wärme. Diese Wärme reicht jedoch nicht aus, um ein ganzes Wohn- oder Gewerbegebäude vollständig zu beheizen. Immerhin können aber mit der produzierten Wärme bis zu 200 Liter Wasser pro Tag erwärmt werden. Um durchgehend genügend Wärme bereitzustellen, muss man die Brennstoffzelle in der Regel mit einem Spitzenlastkessel kombinieren.

Wasserstoff – ein Schlüsselelement für die Energiewende?

Ohne Wasserstoff wird es schon bald nicht mehr gehen. Denn der Bund schreibt dem grünen Wasserstoff in der nationalen Wasserstoffstrategie eine Schlüsselrolle in der Energiewende und beim Erreichen der Klimaziele zu. Dazu gehört, dass der Energieträger innerhalb der nächsten Jahre für die Verbraucher in Deutschland überall verfügbar sein soll. Die Verteilung über das bestehende Gasleitungsnetz könnte dabei schon heute an rund 80% aller Haushalte erfolgen. Besitzer von Brennstoffzellen können ihren Strom dann auf Basis von hundertprozentig klimaneutralem Wasserstoff erzeugen.  

Das Brennstoffzellengerät BLUEGEN BG-15 des Feststoffbatterie-Herstellers SOLIDpower sind schon heute Wasserstoff-ready. Sobald also flächendeckend grüner Wasserstoff zur Verfügung steht, sind die BLUEGENs klimaneutral. Und da die Wasserstoffstrategie beschlossene Sache ist und die Energiewende so stark vorangetrieben wird, sind die Geräte damit eine kluge, zukunftsfähige Investition.

Zusätzlich gibt es vielversprechende Projekte, die eine noch bessere Versorgung mit Wasserstoff in der Zukunft sicherstellen sollen. Wie zum Beispiel das SWITCH Project, zu dem SOLIDpower gehört. Dessen Ziel ist die Entwicklung einer Multisource -Wasserstoffproduktionstechnologie für Wasserstofftankstellen. Im Mittelpunkt steht dabei eine in zwei Betriebsarten funktionierende Festoxidzelle. Das System kann im Elektrolysemodus arbeiten und so durch den Einsatz von Strom, Wasser und Wärme grünen Wasserstoff produzieren. Unter Verwendung von Erdgas oder Biomethan kann des Weiteren im Brennstoffzellenmodus grauer oder grüner Wasserstoff erzeugt werden.  

Alle Bilder: SOLIDPower