Über die große Beliebtheit synthetischer Brennstoffe wie Wasserstoff oder Methan ist Martin Jänicke vom IASS Potsdam gar nicht erfreut. Natürlich seien die auf erneuerbarer Basis geschaffenen Brennstoffe ein "wichtiger Baustein der Energiewende". Aber ohne Fortschritte bei der Effizienz seien sie "nicht praktikabel" und bezüglich der Kosten "nicht absehbar", erklärte Jänicke dieser Tage in Berlin.

Zusammen mit Wolfgang Eichhammer vom Fraunhofer-Institut ISI sowie den Öko-Institut-Expertinnen Julia Repenning und Katja Schumacher präsentierte Jänicke ein Dossier, das über die Zukunft der Power-to-X-Technik (PtX) ein recht vernichtendes Urteil fällt. Mit den vier haben das Dossier weitere 19 renommierte Experten aus Deutschland und der Schweiz unterschrieben. Sie warnen schwarz auf weiß vor der Illusion, ein vermeintlich einfacher Wechsel hin zu grünen Brennstoffen könnte energetische Gebäudesanierung, effiziente Produktionen und eine nachhaltige Infrastruktur "obsolet" machen.

Zu wenig Überschuss-Strom

Wolfgang Eichhammer dämpfte bei der Präsentation die Erwartungen an grünes Gas deutlich. Dieser Pfad erscheine sehr genial und werde gepuscht, weil man die heutige Infrastruktur nutzen kann, erläutert der Physiker. Aber schon die gängige Vorstellung, man könne zur Wasserstoffelektrolyse in erster Linie auf abgeregelten und somit überschüssigen Ökostrom zurückgreifen, ist für den ISI-Experten nicht plausibel.

"In einem gut optimierten Stromsystem entsteht relativ wenig Überschuss-Strom. Diese Zeiten sind viel zu gering, um eine Elektrolyse wirtschaftlich zu betreiben", sagt Eichhammer. Nach seinen Angaben müssten die Elektrolysen 4.000 bis 6.000 Stunden im Jahr laufen, um ökonomisch zu sein. So viele Stunden sei der Überschuss-Strom aber gar nicht verfügbar. Für einen Power-to-X-Pfad werde deshalb zusätzlich erzeugter Ökostrom gebraucht.

Ökostrom aus dem Ausland

Mit dem werde dann aber wenig effizient umgegangen. Über die ganze Umwandlungskette gerechnet beziffert Eichhammer den Wirkungsgrad eines Autos mit Wasserstoffantrieb auf 13 und den eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs auf 26 Prozent. Ein reines E-Auto komme dagegen auf 69 Prozent. Repenning und Schumacher vom Ökoinstitut haben ähnliche Werte.

Das hat Folgen: Wenn wegen der niedrigen Wirkungsgrade einer PtX-Wirtschaft enorme Strommengen erzeugt werden müssen, steigt der ohnehin hohe Flächenbedarf für Strom aus Sonne und Wind weiter an. Das wirke sich hierzulande auf die Akzeptanz aus, warnt Eichhammer. Am Ende müsse dann der zusätzliche Ökostrom im Ausland hergestellt werden.

Von diesem Importvorrang gehen, wie das Dossier auflistet, diverse Studien aus – wie die zu den "Klimapfaden" des Industrieverbandes BDI. Dieser veranschlagt bis 2050 die Power-to-Gas-Importe auf jährlich 340 Terawattstunden. Und weil 95 Prozent davon der Verkehr verschlingt, bleiben nur kümmerliche 5 Prozent für die Gebäudewärme. Damit könnte man, rechnet das Dossier der 23 vor, aktuell gerade einmal 1,5 Prozent der deutschen Heizkessel betreiben.


Fraunhofer-Experte Eichhammer hegt zudem grundsätzliche Bedenken gegen eine Auslagerung der Ökostromerzeugung. Das führe nicht nur zu einer massiven Abhängigkeit von Importen, auch Umweltauswirkungen würden verlagert. Aber selbst Wüstenregionen, wo nach allgemeiner Lesart genug Fläche für Wind und Sonne vorhanden ist, seien "empfindliche Ökosysteme", so Eichhammer.

Ihre Nachteile machen synthetische Kraftstoffe laut Dossier drei bis sechs Mal teurer als Erdgas. Julia Repenning vom Ökoinstitut veranschlagt den aktuellen Preis für Ökostrom-Fuels auf 20 bis 30 Cent pro Kilowattstunde. 2030 könnten es möglicherweise 10 bis 20 Cent sein. Das sei aber ein "sehr ambitioniertes Ziel" bei der Kostendegression. Zum Vergleich: Bei Benzin kostet die Kilowattstunde im Schnitt sechs Cent.

PtX auch volkswirtschaftlich teurer

Laut einer Studie, die das Ökoinstitut für das Bundesumweltministerium Anfang 2019 anfertigte, ist der verstärkte Einsatz von PtX auch volkswirtschaftlich teurer. Eine Strategie, die zuallererst auf Energieeffizienz baut, erbringt demnach über alle Sektoren gesehen allein im Jahr 2030 Kosteneinsparungen von 7,4 Milliarden Euro. Ein Konzept, das dagegen vor allem auf synthetische Kraftstoffe setzt, bedeutet jährliche Mehrausgaben von 1,6 Milliarden Euro, so Schumacher.

Rundweg lehnen die Kritiker den Grünes-Gas-Pfad aber nicht ab: "Nicht Power-to-X ist schlecht, sondern die Überlegung, das heutige System mehr oder weniger Eins zu Eins auf Power-to-X umzustellen", sagt Eichhammer. Er fordert deswegen, zunächst den Primärenergieverbrauch in Deutschland zu halbieren. "Das ist der erste Schritt, um den künftigen Energiebedarf überhaupt mit Erneuerbaren zu decken", so der Experte.

Effizienztechnologien wirkungsvoller

Der Physiker fragt sich auch, wo ab 2050 die großen Mengen an Kohlenstoff herkommen sollen, die für eine PtX-Strategie nötig sind. "In einer Welt, wo wir 95 Prozent des CO2 reduziert haben, ist nicht ganz klar, wo dieser Kohlenstoff herkommen soll", sagt Eichhammer. Denn C02, dass als "Abfallgas" beispielsweise in der Stahlherstellung anfällt, stünde in einer klimaneutralen Welt nicht mehr zur Verfügung. Insofern müsse der für PtX benötigte Kohlendioxid aus der Luft genommen werden, zum Beispiel mit dem Direkt-Air-Capture-Verfahren. Diese Art der CO2-Gewinnung verschlechtere allerdings den Wirkungsgrad.

Den Einsatz von PtX hält der Fraunhofer-Experte ohnehin erst dann für nötig, wenn wir von einer 80- zu einer 95-prozentigen CO2-Reduktion kommen wollen. Aber auch dann sollten grüne Gase exklusiven Anwendungen vorbehalten sein: dem internationalen Luft- und Schiffsverkehr, der industriellen Prozesswärme und der Chemikalienproduktion.

Die Autoren sehen in Politik und Wirtschaft die falsche Hoffnung keimen, der "großskalige Einsatz" von PtX könne "Eins zu Eins unser heutiges System erhalten". Wer diesem Glauben anhänge, verschenke wertvolle Zeit für Effizienz. Für Martin Jänicke vom IASS würden grüne Brennstoffe noch weit hinter Effizienztechnologien herhinken. Grüne Gase könnten am Ende nicht mehr leisten, als die „Lücke“ abzudecken, die Energieeffizienz und die direkte Nutzung erneuerbaren Stroms lasse.

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Eine Versuchsanlage stellt Kraftstoffe aus Kohlendioxid der Luft, Wasser und Ökostrom her. (Foto: Patrick Langer, KIT)