Von Wilfried Schuler 

Wenn man in der Alltagssprache deutlich machen will, dass es sich um sehr wenig oder fast nichts handelt, benutzt man Wendungen wie: „Das ist nichts, nur Luft“ oder „Heiße Luft“. Bezeichnend ist deshalb das Prädikat Luftpumpe, dass manchen Zeitgenossen verliehen wird. Nun ist, wie man weiß, Luft nicht masselos.

Ein Kubikmeter wiegt bei 0° C immerhin 1,29 kg. Ein Kubikmeter Wasserstoff, bringt aber nur 90 g auf die Waage. Wasserstoff ist ein wahrer Hänfling, der mit seinen dünnen Ärmchen, wie die Sagenfigur Atlas, das Himmelsgewölbe vor dem Einsturz bewahren soll. Dabei taumelt er schon jetzt unter der Last seiner Vorschusslorbeeren, die ihm Leute aufgeschwatzt haben, die der Naturwissenschaft hochgradig unkundig sind. 

Auch bei dem gewaltigen Druck von 700 bar gelingt es nicht, mehr als 40 kg in einen Kubikmeter zu pressen. Das ist der Stolperstein für den Transport. Es bedeutet, dass man riesige Behälter, Tanks etc. manipulieren, lagern und transportieren muss, in denen eine fast schon lächerliche Menge Produkt enthalten ist. Auch der flüssige Wasserstoff bietet mit 70 kg/Kubikmeter keine Möglichkeit, viel Masse pro Raumeinheit zu transportieren. Es kommt hinzu, dass es sich sowohl bei gasförmigem als auch bei flüssigem Wasserstoff um sehr delikate Chemikalien handelt, deren Handhabung viel Aufwand und hohe Kosten verursacht. 

Man benötigt etwa 23 Tonnen äußerst hochwertigen Stahl um 1 Tonne 700 bar Wasserstoff einschließen zu können. Aus technischen Gründen zielt die Geometrie der Behälter auf kleinere Einzelbehälter ab. Bereits in Gebrauch sind Röhren von 50-70 cm Außendurchmesser, die in einer Art Wabenstruktur zusammengefasst sind. Diese Röhren könnten zu einem quaderförmigen Block mit einem Außenvolumen von 50 Kubikmeter vereinigt werden, der schlussendlich eine ganze Tonne Wasserstoff enthält und eine Stahlmasse von wenigstens 30 Tonnen Stahl erfordert. Zum Einbau dieser Quader in die Struktur eines Schiffes wären weitere Stahlmengen für Bühnen, Gerüste, Verkehrswege etc. erforderlich. Dazu kilometerlange Rohrleitungen, Ventile, Kompressoren usw. Und alles nur in der höchsten Qualität.

Wird Stahl oder Wasserstoff transportiert? 

4000 solcher Quader würden den 200.000 Kubikmeter Laderaum eines mittleren Tankers füllen. Das wären mindestens 150.000 Tonnen Stahl und 4000 Tonnen Wasserstoff. Man könnte auch nicht zu sehr in die Höhe bauen, da die Ladekapazität begrenzt ist und der Schwerpunkt zu hoch liegen würde. Die errechneten 4000 Tonnen können somit als realistische Schätzung angesehen werden. Der gleiche Schiffskörper als Öltanker würde 165.000 Tonnen Diesel laden können. Das Massenverhältnis der beiden Ladegüter ist mit 41: 1 verheerend.

Auch, wenn man die 3,4fach höhere Energiedichte des Wasserstoffs als Rechenbasis nimmt, wäre das Missverhältnis mit 12:1 inakzeptabel. Was würde der Transport eines solchen Stoffes um die halbe Welt kosten? Sollte man in Eile eine Flotte solcher Tanker bauen müssen, würde das die Märkte für Eisen, Chrom, Nickel und Molybdän in totalen Aufruhr bringen. Davon abgesehen, würde ein demnächst deindustrialisiertes Europa ohnehin keinen dieser Tanker bauen können. Das gesamte Fachpersonal der verbliebenen Stahlwerke wäre mit der Herstellung von Puma und Leo Panzern vollauf beschäftigt.

Man würde eine gravierende Abhängigkeit von den Lieferanten dieser Schiffe schaffen. Und gleichzeitig den technischen Offenbarungseid schwören müssen. Sind nicht die Regionen, in denen die benötigten Werften liegen, außerdem als künftige Kriegsschauplätze ausgesucht worden? Auch das stimmt nicht gerade enthusiastisch. Die Gefahr, dass diese Schiffe nicht gebaut werden können, ist real. Man denke an die Leute, die Wasserstoff aus Afrika holen wollten und es dann lieber in Brand steckten. Hier sind ihre geistigen Blutsbrüder. 

Last but not least, muss der Tanker auch einen umweltfreundlichen Antrieb haben. Ich verzichte darauf, das auszuwalzen. Große Schiffsdiesel verbrauchen 100 Tonnen Schweröl pro Tag. Da Wasserstoff einen dreifach höheren Heizwert hat, billigen wir dem Schiff 30 Tonnen Wasserstoff pro Tag zu. Er käme also mit netto 2650 Tonnen nach 48 Tagen ex Brisbane in Deutschland an. Das ist ein Witz. Leider kann ich Sie, lieber Leser, noch nicht in Ruhe lassen. Beantworten Sie sich also die Frage, womit der Tanker zurückfahren soll. Ich weigere mich, es auszurechnen und niederzuschreiben. Das ist keine Unhöflichkeit. Niemand kann von mir verlangen, dass ich mich selbst in den Wahnsinn treibe. Und bitte, erinnern Sie sich an die vergessenen Beamten in Frankreich in ihrer vergessenen und selbstvergessenen Behörde. 

Damit ist Wesentliches zum Thema gesagt. Es gibt allerdings weitere Punkte, die das Problem noch mehr auf die Spitze treiben. 

Die Beladung des Tankers und Transport Variante 1. 

Um Wasserstoff auf 700 bar zu komprimieren, benötigt man 15% seiner Inhärenten Energie. Man muss 4700 Tonnen Wasserstoff bei Atmosphärendruck am Kai anliefern. 700 Tonnen davon werden zu Energie umgesetzt und treiben die Kompressoren an. Die verbleibenden 4000 Tonnen befinden sich danach komprimiert an Bord des Schiffes. Dieses Bild der 700 Tonnen ist abstrakt zu werten, man wird nicht so verfahren, es soll nur der Veranschaulichung des Aufwandes und des Verlustes an Wasserstoff dienen. Tatsächlich würde man 23 Millionen KWh aus der Ökostrom-Leitung entnehmen. Man könnte natürlich nur tagsüber arbeiten, falls der Wind weht. Und nachts mit halber Kraft. Und in windstillen Nächten gar nicht. 

Billigt man einem Standardhaushalt von 4 Personen eine Jahresmenge von 5000 KWh zu, würden die 23 Mio. KWh für 4600 Haushalte reichen. Eine nette kleine Stadt. Die genannte Strommenge ist sehr erheblich. Da die Beladung des Tankers flott gehen soll, nehmen wir an in 100 Stunden, muss man die 23 Mio. KWh durch 100 Stunden teilen. Die Anschlussleistung der Verladeanlage wäre folglich 230 Megawatt. Ob solch eine Anlage ohne eine grundlastfähige Stromversorgung betrieben werden kann, lassen wir dahingestellt.

An dieser Stelle taucht ein den PR-Fachleuten unbekanntes Problem auf, das hier nur angedeutet werden kann. Die Tragweite wird aber deutlich und der Leser beginnt eventuell etwas unruhig zu werden. Er hat bereits mitbekommen, dass es unmöglich ist, größere Mengen Wasserstoff zu lagern. Wenn man aber hunderttausende Tonnen herstellen will, benötigt man auch 50.000 Tonnen oder mehr an Lagermöglichkeiten. Das wären also 50.000 der bereits erwähnten 50 Kubikmeter Monster, die ab 30 Tonnen aufwärts wiegen und eine Tonne in ihrem Inneren bergen. Wie bereits gezeigt, gehen große Mengen Energie verloren, wenn dieses Lager gefüllt wird. Zwar würde das Umfüllen nicht ganz so viel Energie verbrauchen, aber auch 5-10% zusätzlicher Verlust wäre noch sehr erheblich. Alternativ müssten die Wasserstoff Panzerschränke nach Europa geschafft werden. 

Da die Bereitstellung des flüssigen Wasserstoffs enorm energieaufwendig ist, wird die Lagerdauer durch die Kosten des Boil Offs limitiert. Die Lagerung in Kavernen, ähnlich dem Erdgas wird getestet. Ob die viel größere Volatilität des Wasserstoffs beherrscht werden kann, muss abgewartet werden. Wegen der geringen Dichte des Wasserstoffs müsste der dreifache Raum zur Verfügung gestellt werden und ein gewaltiger Mehraufwand betrieben werden.

Wenn der Tanker in Brunsbüttel ankommt, gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Man verlädt die besagten Quader auf die Schiene oder Straße. Jeder 50 Kubikmeter groß. 30-40 Tonnen schwer, mit einer einzigen lausigen Tonne Wasserstoff gefüllt. Dann fährt man sie von Brunsbüttel nach Berchtesgaden. Das Leergut geht später zurück.

Würde jemand bei Lidl eine Art Artilleriegranate kaufen, die 25 kg wiegt, nur um beim Camping 800 g Linsensuppe essen zu können? Und um dann 24,2 kg Stahl zurückzuschleppen? Eventuell könnte Jürgen Trittin, der Herr des Dosenpfands, das Rücknahme-System organisieren? 

Die zweite Möglichkeit wäre, den Inhalt der Tanker in eine Pipeline gegen 10 bar Druck zu entleeren. Die restlichen 9 bar müssten mit einem Kompressor entnommen werden. Ganz drucklos dürfen die Behälter nicht sein. Auch in diesem Falle würden irgendwo wieder Behälter mit 300 oder 700 bar gefüllt und mit 4 oder 8 % Nettofüllmenge manipuliert werden müssen, um kleinere Abnehmer zu erreichen. 

Transport Variante 2 

Es existieren verschiedene organische Stoffe, die man mit Wasserstoff hydrieren kann. Die Apparatur ist komplex und sehr teuer. Das Reaktionsprodukt kann im Tankzug transportiert werden. Ein möglicher Trägerstoff wäre Dibenzyltoluol, etwas ähnliches wie Dieselöl. Am Bestimmungsort ist es möglich, 5,6% der Masse als verwendbaren Wasserstoff abzuspalten. Lieber Leser, sie können den Text fortführen…. „Auch diese Apparatur ist komplex und sehr teuer“ und sie hat einen Wirkungsgrad unter 1. Man benötigt Personal usw. usw.

Die zweite Anlage muss auf 200 bis 300°C beheizt, die erste gekühlt werden. Es gibt Pumpen, eine Infrastruktur, Personal usw., Sozialräume, eine Kantine mit einem Wasserstoffherd. Für kleinere Transporte auf dem Werksgelände gibt es Lastenfahrräder.

Das erschöpfte Transportmittel wird an seinen Ursprungsort zurückgebracht. Der Prozess wiederholt sich. Das Trägermedium verbraucht sich. Eines Tages muss es destilliert oder anderweitig gereinigt werden. Oder verbrannt? Das CO₂ aus dieser Verbrennung wird nach Norwegen gebracht und dort mit Hochdruck in ein leeres Ölfeld gepresst. Die obigen Anlagen werden selbstverständlich mit Windstrom betrieben. Alle Transport LKW tanken grünen Wasserstoff. Bei 6% Beladung kann ein Sattelschlepper 30 Tonnen Addukt, beladen mit 1,7 Tonnen Wasserstoff befördern. Im Werbefilm heißt es dann. „Im Vergleich zu Gas, haben wir die Transportleistung um 70% verbessert. Was an der Fragwürdigkeit der Sache nicht viel ändert.

Wollte man 1000 Tonnen Wasserstoff umschlagen, wäre ein Bestand von 10.000 bis 20.000 Tonnen Trägerflüssigkeit nötig. Bei einem Preis von 3000 Euro/Tonne für das Trägermedium, wäre das ein Betrag von 60,- Mio. Euro. Gebundenes, totes Kapital, das in seinem Lebenszyklus abertausende Kilometer mit viel Energieaufwand transportiert und manipuliert werden muss

Hier kommt einem wieder die Treppe des MC Escher in den Sinn. Nicht nur, dass die Treppe sich verzweigt, ihre Stufen beginnen sich progressiv nach vorne zu neigen. Fehlt noch, dass jemand einen Eimer Schmierseife auskippt. Es kann nur noch kopfüber in den grünen Wahnsinn gehen. 

Transport Variante 3 

Am Kai in Australien liegt der bereits erwähnte 200.000 Kubikmeter Tanker, ausgestattet mit kryogenen Tanks. Diese Tanks können nicht mit einem Kühlaggregat gekühlt werden, da alle Chemikalien außer Wasserstoff und Helium bei – 253°C fest sind. Es gibt kein Kühlmittel mehr. Die einzige Möglichkeit, einen solchen Tank zu kühlen, besteht darin, einen Teil seines Inhalts gezielt verdunsten zu lassen. Dieser Anteil liegt bei 1-3%. Täglich.

Da flüssiger Wasserstoff eine Dichte von 0,07 g/ml hat, könnte man bei Beachtung aller Randbedingungen maximal 12.000 Tonnen flüssigen Wasserstoff laden.

Der Tanker ist nach dem letzten Stand der Technik gebaut. Er kann das tägliche Boil Off zum Betrieb seiner Maschine nutzen. 

Die Verflüssigung von Wasserstoff ist deutlich aufwendiger, als die von Luft. Komprimierter Wasserstoff erwärmt sich beim Entspannen. Das Linde Verfahren versagt also. Man muss zunächst mit flüssiger Luft vorkühlen, um unter die Inversions-Temperatur des Joule Thomsen Effekts zu gelangen. Man ist deshalb gezwungen, zwei Linde Anlagen zu bauen, wobei eine nur als Hilfsaggregat für die andere dient.

Der Energiebedarf für die Verflüssigung beträgt 1/3 der Inhärenten Energie. Wenn man 12.000 Tonnen Wasserstoff verladen will, müsste man 18.000 Tonnen Gas im Hafen abliefern. 6000 Tonnen werden verbraucht, 12.000 Tonnen sind anschließend flüssig im Schiff. Man kann hier die Frage aufwerfen, wie lange der Ladevorgang dauert. Ohne Zweifel geht das nicht in Stunden. Es gibt bestenfalls spärliche Erfahrungswerte. Kein Mensch hat jemals 12.000 Tonnen Wasserstoff in einem Aufwasch verflüssigt. Und kein lebender Mensch hat bisher 12.000 Tonnen grünen Wasserstoff in einem durchgehenden Vorgang hergestellt. Da wir uns auf den Betrieb mit Ökostrom geeignet haben, braucht man in diesem Fall nur die unter Beispiel 1 genannten elektrischen Anschlusswerte zu verdoppeln. Und kurz darüber nachdenken, ob das australische Stromnetz, das leisten kann.

Die Beladezeit spielt eine wesentliche Rolle. Die ersten Tonnen werden sofort verdampfen müssen, um den Tank zu kühlen. Da bei niedrigem Füllstand proportional mehr verdampft, muss der Vorgang schnell gehen. Bei eventuell 1-2% täglichem Boil Off, kann man sich ohnehin keine Woche Zeit lassen. Der GAU wäre eine Dunkelflaute bei 10% Füllstand. Dann wäre der Tank anschließend wieder leer.

Auch dieser Tanker fährt mit einem Wasserstoffmotor und deckt seinen Bedarf aus dem Boil Off. Das Boil Off muss die täglich ständig von außen in den Tank gelangende Wärmeenergie abfangen, indem ein Teil des Inhalts verdunstet. Dieser Wert ist als konstant anzunehmen. Der Verlust wäre prozentual auf den Rest bezogen am Anfang klein und würde im Lauf der Zeit anwachsen. In der Literatur werden Werte von 1-3% genannt. Die LNG-Tanker rechnen mit geringeren Verlusten. Allerdings ist -253°C noch eine andere Kategorie als die nur -161° C wie beim LNG. Wir sparen uns hier die Mühe, die Verdampfungsenthalpie und die Spezifische Wärme der beiden Gase nachzuschlagen und zu vergleichen. An Kenndaten über die Isolierung ist schwer zu gelangen. Sie sind Vakuum isoliert nach dem Dewar Prinzip, riesige Thermosflaschen. Da die Passage ex Australien zwischen 45 und 50 Tagen dauert, wäre der Tanker bei 2% In Brunsbüttel praktisch leer. Bei 1% könnte er die Rückfahrt schaffen. Bei 0,5% Boil Off könnte er 4.000- 5.000 Tonnen Nutzlast schaffen. Die Annahme 0,5% ist fair und bei der viel wenlger kritischen LNG-Technologie ist man heute bei 0,1 % Boil Off angekommen.

Nach Angaben von BMW ist ein Flüssigwasserstoff PKW nach 9 Tagen leer. Er muss zur Tankstelle geschleppt werden.

Die Japaner befassen sich ausgiebig mit dem Thema Wasserstoff. Nach meinem besten Wissen ist mir nicht bekannt, ob sie jemals einen Praxisversuch, und sei es mit nur 100 Tonnen, unternommen haben. Das Problem schwebt, aber auch der bestmögliche Ausgang wäre deprimierend. Eventuell kämen die Söhne Nippons bereits ins Trudeln, wenn sie die Erstbetankung ihres Tankers in Yokohama vornehmen wollten. Es sei denn, das Schiff hätte einen 10.000 l Dieseltank an Bord und seine Vielstoff-Maschine könnte auch mit indo-russischem Diesel laufen. 

Leider fehlt mir das Können eines MC. Escher. Ich muss es mit meinen Mitteln versuchen. Auf einem Bildschirm erscheint ein großes, stolzes Schiff, auf seinem Weg durch die Große südliche Bucht von Australien. Das Schiff kämpft sich gegen die steifen Westwinde nach Afrika. Auf den Spuren von Bartolomeo Diaz umfährt es das „Cabo de Boa Esperanza“ Ein Name, der sehr zu zum Anlass passt. Der aufmerksame Beobachter sieht, dass seine Konturen weicher werden. Es kreuzt die windstillen Rossbreiten im Atlantik, wo einst die Portugiesen und die Spanier die Haie mit ihren toten Pferden fütterten. So füttert das Schiff die Atmosphäre mit Wasserstoff. Es gerät in einen atlantischen Wintersturm. Die Anzeichen der Desintegration sind nun nicht mehr zu übersehen. Es verschwindet vor dem Auge des entsetzten Betrachters in der stürmischen Biscaya. Aufgelöst in einen Möwenschwarm der sich um die Abfälle einiger baskischen Fischerboote aus El Ferrol balgt.

So könnte der erste und einzige Tanker mit Flüssigwasserstoff aus Australien enden. 

Transport Variante 4 

Es wäre denkbar, die unter Variante 2 aufgeführte LOHC-Methode ex Australien durchzuführen. Man könnte so den Aufwand der Komprimierung vermeiden und das nutzlose Nachdenken über den Flüssigwasserstoff einstellen.

Nach Literaturangaben nimmt Dibenzyltoluol 6% seiner Masse an Wasserstoff auf. Dabei verringert sich seine Dichte von 1,04 auf 0,91 g/ml. Der bereits erwähnte Tanker hätte dann 182.000 Tonnen Perhydro DBT an Bord.

Darin enthalten wären 10.300 Tonnen Wasserstoff. Auch dieser Tanker würde davon 1.350 Tonnen verbrauchen müssen. Er hätte dann eine kleine Anlage zur Generierung seines Treibstoffs an Bord. Er wäre der 700 bar Variante weit voraus und er hätte die Chance, tatsächlich in Brunsbüttel anzukommen und würde nicht in einen Möwenschwarm zerfleddern. Trotzdem hätte das bereits als Beispiel strapazierte, mit 165.000 Tonnen Diesel beladene Schiff, noch immer die fünffache Menge an Energie an Bord.

Als Einäugiger wäre er immerhin der König unter den Blinden. Damit er aber nicht übermütig wird, subtrahieren wir ihm noch zusätzliche 1.350 Tonnen Wasserstoff, die er für die Rückfahrt braucht. 

Transport Variante 5 

Es gibt feste Stoffe, die Wasserstoff anlagern können. Dabei handelt es sich um meist ausgefallene „exotische“ Chemikalien oder Metalle. Knapp, teuer, schlecht zu handhaben. Mit deutlich unter 10% Aufnahme nicht überzeugend. Für kleinere stationäre Speicher nützlich, aber für Großtransporte unbrauchbar. 

Lieber Leser, 

wie sie gesehen haben, ist „Heiße Luft“ der Inbegriff von wenig. Ich hoffe, ich konnte ihnen die Einsicht nahebringen, dass es noch dünnere und noch heißere Lüfte gibt. Damit ist nicht der ehrliche Graue Wasserstoff gemeint, der sein Kainsmal nicht verbirgt, so wie es seine blauen oder türkisfarbenen Spießgesellen mit ihrer Tarnbemalung versuchen. Aber noch heimtückischer ist ihr Vetter, der Grüne Ammoniak. Früher war er klein, hässlich und übel riechend. Er durfte Frondienste in den Kältemaschinen leisten, er wurde zu Salpetersäure verbrannt oder ohne viel Federlesens gleich auf dem Acker verteilt. Dort endete er wie der Mist oder die Jauche. Aber, er tat der Menschheit unschätzbare Dienste. Lassen wir sein missratenes Kind, das Ammon Nitrat oder seine bösartigen Enkel, das TNT und das Nitroglycerin, mal aus dem Spiel. Er hätte in den Katakomben der Eisbahnen und in der Ackerkrume ein ruhiges Leben führen können. Aber nein, jemand hat ihn auf die große Propaganda Bühne gezerrt. Dort soll er nun die Rolle des Klima-Retters und des Energie-Retters spielen. Es ist an der Zeit, dieser Schmieren-Komödie ein Ende zu machen. 

Nachtrag der Red.: 

Unser Autor hat Hinweise auf ihm bis dato unbekannte Aktivitäten einer japanischen Firma bezüglich Wasserstoff Transports gefunden.

Wir werden in Kürze darüber berichten.