Flüssiger Wasserstoff: Der grüne Kraftstoff, der es nicht ist

Als die 380 Fuß lange Suiso Frontier am Freitag mit flüssigem Wasserstoff in ihrem isolierten Laderaum von Australien aus in See stach und nach Japan fuhr, war es laut Projektteilnehmern das erste Mal, dass flüssiger Wasserstoff auf dem Seeweg zu einem internationalen Markt transportiert wurde.

Experten sagen, dass dies ein wichtiger Meilenstein für Wasserstoff ist – ein Kraftstoff, auf den mehrere große Volkswirtschaften ihre Hoffnungen setzen, um ihnen bei der Dekarbonisierung zu helfen. Sie argumentieren, dass dies beweise, dass die Lieferkette funktioniere und den internationalen Handel mit dem Rohstoff ankurbeln werde.

„Australiens erste Wasserstoffverflüssigungsanlage und Schiffsbeladeterminal, das weltweit erste Flüssigwasserstoff-Trägerschiff und eine Wasserstoff-Entlade- und Speicheranlage in Kobe, Japan“, sagt Jeremy Stone, ein nicht geschäftsführender Direktor von J- Leistung. Der japanische Energieversorger betreibt eine Anlage zur Wasserstoffproduktion im Latrobe Valley im australischen Bundesstaat Victoria. „Wir haben viele Dinge bewiesen, die praktisch alle Wasserstoffprojekte nutzen können“, sagt er gegenüber TIME.

Doch es gibt einen Haken: Zur Herstellung des Wasserstoffs nutzt das Projekt Braunkohle (auch „Braunkohle“ genannt), einen energiereichen Energieträger. Tatsächlich wird heute fast der gesamte Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Die Entwicklung von „grünem“ Wasserstoff, der entsteht, wenn erneuerbare Energien (wie Wind- und Solarenergie) einen Elektrolyseur antreiben, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten, hat für Länder wie die USA, China, die EU, Japan und Südkorea oberste Priorität. Doch grüner Wasserstoff ist noch nicht kommerziell realisierbar.

Das von der australischen und der japanischen Regierung finanzierte Projekt Hydrogen Energy Supply Chain (HESC) produzierte den nach Japan verschifften Wasserstoff aus Braunkohle und Biomasse in einer neu errichteten Vergasungsanlage. Anschließend wurde es per Lastwagen zu einer Verflüssigungsanlage im Hafen von Hastings transportiert, wo es auf -253 °C abgekühlt wurde, wodurch es auf weniger als das 800-fache seines Gasvolumens verflüssigt wurde. Dann wurde es auf das speziell entwickelte Schiff der japanischen Kawasaki Heavy Industries verladen – mit einem vakuumisolierten, doppelwandigen Lagertank, der an eine riesige Kaffeethermoskanne erinnert.

Francois Aguey-Zinsou, Professor an der Universität Sydney und Experte für Wasserstofftechnologie, sagt, dass der Transport von flüssigem Wasserstoff mit mehreren technischen Herausforderungen verbunden sei – etwa, dass ein sehr gut isoliertes Gefäß erforderlich sei, um den Wasserstoff auf der richtigen Temperatur und bei niedrigem Temperaturniveau zu halten Leckagerate, damit es nicht entweicht.

Ein Teil des Wasserstoffs muss abgelassen werden, damit der Druck im Behälter nicht zum Platzen führt. Dann folgt das Be- und Entladen. „Wie füllt man ein Boot mit flüssigem Wasserstoff auf? Man kann Wasserstoff nicht bei -253 °C pumpen. Es gibt keine Pumpen, die das in dem für die Schifffahrt erforderlichen Maßstab leisten oder ein Schiff effektiv auffüllen können“, sagt er.

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Schließlich ist geplant, die Emissionen aus der Kohleverbrennung in der Latrobe Valley-Anlage durch einen Prozess zu sammeln, der als Carbon Capture and Storage (CCS) bekannt ist – eine Technologie, die einige Klimaexperten als teure, weit hergeholte Wunschträume kritisiert haben. Wenn das funktioniert, könnte das Projekt dazu beitragen, die weltweiten Emissionen um 1,8 Millionen Tonnen pro Jahr zu reduzieren – etwa so viel, als würden 350.000 Autos von der Straße genommen, so die Teilnehmer.

Derzeit befindet sich das HESC in der Pilotphase und die Entwickler kaufen Kohlenstoffgutschriften, um die von ihm verursachten Emissionen auszugleichen, bis die CCS-Phase in Betrieb geht. Sie planen, die Forschung und Entwicklung fortzusetzen, um die Menge des exportierbaren Wasserstoffs zu erhöhen und weitere Testlieferungen durchzuführen.

Das Projekt muss außerdem einige behördliche Genehmigungen einholen, Käufer für den erzeugten Wasserstoff finden, Geschäftsmodelloptionen prüfen und die verwendete Technologie verbessern, um die Kosten zu senken. Der kommerzielle Betrieb soll irgendwann in den 2030er Jahren beginnen. Bei gutem Erfolg ist eine Anbindung an das CarbonNet CCS-Projekt geplant. CarbonNet befindet sich derzeit in der Entwicklung und würde Emissionen aus der Kohleverbrennung auffangen, komprimieren und tief unter der Bass-Straße speichern, die das australische Festland und Tasmanien trennt.

Während Länder versuchen, ihre Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, um die globalen Klimaziele zu erreichen, wird Wasserstoff zunehmend zu einer wichtigen Kraftstoffquelle. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) und der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) haben mindestens 17 Regierungen Wasserstoffstrategien veröffentlicht. Die in Abu Dhabi ansässige zwischenstaatliche Organisation veröffentlichte kürzlich einen Bericht, dem zufolge Wasserstoff bis 2050 bis zu 12 % des weltweiten Energieverbrauchs decken könnte.

Experten sagen, dass die Verschiffung von flüssigem Wasserstoff ein wichtiger Meilenstein für die Wasserstofftechnologie sei. Obwohl andere an Möglichkeiten zum Transport von Wasserstoff arbeiten und dieser auch in anderen Formen verschifft wurde, ist dies das erste Mal, dass „reiner“ Wasserstoff verschifft wurde. „Das hat noch niemand in großem Maßstab gemacht“, sagt Aguey-Zinsou. „Das ist eine große Sache. Offensichtlich ist es [derzeit] nicht wirtschaftlich, natürlich gibt es viele technische Herausforderungen, aber was HSEC tut, ist tatsächlich die Schaffung des Marktes.“ ," er sagt.

Befürworter sauberer Energie wollen, dass Australien sich von einem führenden Exporteur von Kohle und Flüssigerdgas (LNG) zu einer Supermacht für erneuerbare Energien wandelt, und sie hoffen, dass Australien seinen sonnigen Himmel und seine windgepeitschten Küsten nutzen wird, um erneuerbare Energie zu erzeugen, die grünen Wasserstoff produzieren kann. Laut einem IRENA-Bericht strebt das Land an, bis 2030 ein „Hauptakteur“ in der globalen Wasserstoffproduktion und im globalen Wasserstoffhandel zu werden, und ist eines der besten Länder der Welt, um ein führender Hersteller von sauberem Wasserstoff zu werden.

Japan ist bereits Australiens größter Abnehmer von LNG und Kohle, und da Japan eine Dekarbonisierung anstrebt, sagen HESC-Projektteilnehmer, dass es für Australien wichtig sei, zu zeigen, dass es bei der Bereitstellung neuer Energieexporte mithalten kann. Das Land muss sicherstellen, dass es wettbewerbsfähig und zuverlässig ist, da andere Länder möglicherweise um die gleichen Wasserstoffversorgungsketten konkurrieren, sagt Stone.

Wasserstoff ist besonders wichtig für Japan, das derzeit für fast 90 % seines Energiebedarfs auf importierte fossile Brennstoffe angewiesen ist. Es war das erste Land der Welt, das 2017 eine nationale Wasserstoffstrategie veröffentlichte und – angesichts der Gegenreaktionen gegen Kernbrennstoffe nach der Atomkatastrophe von Fukushima 2011 – plant, Wasserstoff zur Stromerzeugung, Stahlherstellung und petrochemischen Produktion zu nutzen. Bis 2025 sollen 200.000 Brennstoffzellenfahrzeuge, die mit Wasserstoff betrieben werden, auf der Straße sein.

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Japan spielte eine entscheidende Rolle bei der Nutzung von LNG, indem es sich vor mehr als 50 Jahren für den Import des Kraftstoffs entschied und Kawasaki Heavy Industries zu einem bedeutenden Hersteller von LNG-Tankern wurde. Nun scheinen Regierungsbehörden und das Unternehmen bei einem ähnlichen Plan für Wasserstoff zusammenzuarbeiten.

Japan positioniert sich, um „Schlüsselkomponenten der Wasserstoffwirtschaft zu kontrollieren“, sagt Aguey-Zinsou. „Sie erkennen das potenzielle Marktwachstum und den wirtschaftlichen Nutzen. Über den bloßen Import von Wasserstoff aus Australien hinaus verfügt man über die gesamte Technologie dahinter, über alle verschiedenen Teile, Teile und Teile, die benötigt werden, um diese Wirtschaft in Gang zu bringen. Es ist wie in Taiwan und der Kontrolle über.“ [Halbleiter-]Chips.“

Nicht jeder glaubt, dass das HESC-Projekt das klimafreundliche Unterfangen ist, das es zu sein vorgibt. Kritiker weisen darauf hin, dass es auf der noch nicht erprobten CCS-Technologie beruht, und argumentieren, dass es zu einer Zeit, in der sich die Welt von ihnen abwenden sollte, neue Nutzungsmöglichkeiten für fossile Brennstoffe schaffen wird.

Obwohl die IEA sagt, dass es „praktisch unmöglich“ sein wird, Netto-Null ohne den Einsatz der CCS-Technologie zu erreichen, sagen einige Klimaexperten, dass CCS niemals erschwinglich genug sein wird, um es zu einem wirksamen Instrument zur Emissionsreduzierung zu machen.

„Es gibt eine Denkrichtung, die besagt, dass der Klimawandel ein so dringendes Problem ist, dass wir alle verfügbaren Optionen in Angriff nehmen müssen, einschließlich Dingen wie aus fossilen Brennstoffen gewonnenem Wasserstoff“, sagt Tim Baxter, ein leitender Forscher beim Climate Council. „Der Kontrapunkt ist, dass der Klimawandel ein so dringendes Problem ist, dass wir es uns nicht leisten können, Zeit mit der Gründung einer neuen Industrie für fossile Brennstoffe zu verschwenden.“

Stone sagt, dass selbst wenn die Menschen mit ihrem Ansatz nicht einverstanden sind, die von ihnen aufgebaute Infrastruktur in Zukunft für den Transport von grünem Wasserstoff genutzt werden kann.

Einige Klimaexperten missbilligen jedoch die Wasserstoffpläne Australiens im Großen und Ganzen, unabhängig von künftigen Plänen, die Produktion des Kraftstoffs zu einem emissionsfreien Unterfangen zu machen. Laut einer Analyse der Denkfabrik Center for Strategic and International Studies (CSIS) ist die Wasserstoffstrategie der australischen Regierung „stärker auf wirtschaftliche Ziele als auf Klimaziele ausgerichtet“.

Das Land hat seine Klimaschutzmaßnahmen sicherlich verzögert und wurde wegen seiner Weigerung, von Kohle und Gas abzuweichen, kritisiert.

„Emissionsfreier Wasserstoff [aus erneuerbarer Energie hergestellt] stellt eine wirklich, wirklich bedeutende Chance für Australien dar“, sagt Baxter. „Leider vertritt die australische Regierung – in ihrem Bestreben nach Wasserstoff – den Standpunkt, dass jeder Wasserstoff eine gute Sache sei.“

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