Wasserstoffmotoren – eine zukunftssichere Chance für nachhaltige Stromerzeugung?

Wasserstoffmotoren gelten als emissionsfreie Alternative zu den herkömmlichen Vebrennungsmotoren und sind ein wichtiger technologischer Meilenstein auf dem Weg zur Klimaneutralität. Hierbei zählen insbesondere Wasserstoff-Blockheizkraftwerke (BKHW) als klimafreundlich und zukunftssicher. Bei ihrem Betrieb stehen generell zwei Optionen zur Auswahl: Sie können als reine Wasserstoff-BHKW oder bivalent, d.h. mit einem Erdgas-Wasserstoff Gemisch betrieben werden. Die zugrundeliegende Technologie gestattet darüber hinaus auch die alternative Verwendung anderer Gase wie z.B. synthetisches Erdgas, Biogas, Bio-LPG oder Flüssiggas.

Im Bereich der individuellen Mobilität haben Wasserstoffverbrennungsmotoren aufgrund der relativ aufwendigen Wasserstoffherstellung und einer derzeit noch unzureichenden Infrastruktur noch keine vielversprechende Zukunft.

Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Antriebsquelle in Blockheizkraftwerken

Wasserstoff-Blockheizkraftwerke setzen auf speicherbare Umweltenergie und stoßen im Betrieb überwiegend Wasserdampf und kein CO2 aus. Das schont nicht nur das Klima, sondern wirkt sich durch die Einsparung der CO2-Steuer auch positiv auf die Betriebskosten der Anlagen aus.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass sich Wasserstoff durch Elektrolyse aus Strom von Solar-, Wind- oder Wasserkraftwerken „grün“ herstellen lässt und somit als unerschöpflicher Energieträger gilt, was für eine volkswirtschaftliche Unabhängigkeit gegenüber Erdgas oder Erdöl sorgt.

Der gasförmige Wasserstoff lässt sich über weite Strecken transportieren und kann darüber hinaus für längere Zeit bevorratet werden. Hiermit lassen sich wetter- und tageszeitlich bedingte Schwankungen im Energiebedarf und daraus resultierende Überschüsse und Unterdeckungen ausgleichen.

Wasserstoff hat jedoch eine geringe Dichte, wodurch spezielle Tanks und Pipelines benötigt werden, um ihn effizient zu speichern und sicher zu transportieren. Um der Problematik der Wasserstoffspeicherung entgegenzuwirken gibt es verschiedene Ansätze, wie z.B. den Einsatz von Drucktanks oder die Flüssig- oder Feststoff-Wasserstoffspeicherung. Und auch beim Thema Wasserstofftransport gibt es Lösungen. So kann der Transport von Wasserstoff z. B. durch Pipelines oder spezielle Tankfahrzeuge erfolgen. Um den Transportbedarf zu verringern werden gegenwärtig auch Technologien zur dezentralen Wasserstoffproduktion erforscht.

Ein weiterer Kritikpunkt sind die spezifischen Sicherheitsaspekte, da Wasserstoff leicht entflammbar ist und eine hohe Entzündlichkeit besitzt. Der sichere Umgang mit Wasserstoff erfordert daher spezielle sicherheitstechnische Vorkehrungen und Schulungen des Betreiberpersonals.

Der größte Nachteil der modernen Technologie liegt aber in ihrem Preis. Die Kosten variieren je nach regionalen Bedingungen, technologischem Verfahren und möglichen Skaleneffekten. Die Investitionskosten für Neubau oder Umrüstung liegen um einiges höher als die Ausgaben für ein bio- oder erdgasbetriebenes BHKW mit internem Verbrennungsmotor. Auch die Beschaffung des Wasserstoffs ist momentan noch sehr kostspielig. Grund ist die mangelnde flächendeckende Infrastruktur.

Allgemein ist die Herstellung von Wasserstoff derzeit noch sehr teuer und es bedarf weiterer Fortschritte, um die Wettbewerbsfähigkeit dieser zukunftsweisenden Technologie – nicht zuletzt aufgrund der stetig steigenden Nachfrage – entscheidend zu verbessern.

Welche Motorenbauer und welche BHKW-Anbieter gibt es?

Im Bereich der Wasserstoffmotoren gibt es verschiedene Motorenbauer und Anbieter für Blockheizkraftwerke, z.B.

•  Ballard Power Systems, ein kanadisches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von Brennstoffzellen und Wasserstoffmotoren spezialisiert hat.
•  die Toyota Motor Corporation mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen und Wasserstoffmotoren.
• die Hyundai Motor Company aus Südkorea, die ebenfalls Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge entwickelt und mit Wasserstoff betriebene Motoren produziert.
• die BMW Group, die in Zusammenarbeit mit Toyota Wasserstoffmotoren entwickelt und an der Integration von Wasserstofftechnologie in seine Fahrzeuge arbeitet.

Zu den bekanntesten Anbietern von Wasserstoff-Motoren und Blockheizkraftwerken gehören:

• EC Power aus Dänemark, dem Vorreiterland der Energiewende und der Kraft-Wärme-Kopplung: Der zu den technologisch führenden Anbietern hocheffizienter Blockheizkraftwerke und Wärmepumpen zählende Konzern hat u.a. auch Lösungen für die (anteilige) Verwendung von Wasserstoff als Antriebsenergie in seinem Produkt-Portfolio.
• SenerTec: Das Schweinfurter Unternehmen entwickelt und vertreibt seit 2021 mit Erdgas betriebene Blockheizkraftwerke („Dachs 2.9“ und „Dachs 5.5“), welchem bis zu 20 Volumenprozent Wasserstoff beigemischt werden können.
• Viessmann: Als weltweit führender Anbieter von Heiztechnikprodukten sowie Klima- und Kühlsystemen hat Viessmann auch Gas-Brennwertheizungen parat, die für die anteilige Verwendung von bis zu 20% Wasserstoff geeignet sind.
• Die MAMOTEC GmbH fertigt auf Basis von VALMET-Motoren „hydroGEN“-Zero Emission-Motoren im Leistungsbereich von 38 bis 100 kW. Gemeinsam mit der WOLF Power Systems GmbH wird gegenwärtig bereits an der Entwicklung von BHKW im Leistungsbereich bis 300 kW gearbeitet.
• LIEBHERR (Schweiz): Die ersten Prototypen von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren wurden 2022 auf der Bauma in München vorgestellt, wobei die ersten Prototypmotoren bereits seit 2020 sowohl auf Prüfständen als auch im Feld in Bezug auf Leistung und Emissionen überzeugen konnten.

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