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Energiewende
„Deutschland braucht auch roten Wasserstoff aus Kernfusion“ – Fraunhofer-Chef für Technologie-Offenheit

Reimund Neugebauer fordert für eine Übergangszeit die Wasserstoffproduktion mithilfe von Gas. Langfristig sieht er in der Kernfusion eine Lösung.

12.10.2021 | von Axel Höpner

Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft © Fraunhofer

München Egal ob als Stromspeicher, für die Stahlerzeugung oder als Antriebsmittel für Autos, Schiffe und Flugzeuge: Wasserstoff gilt als eines der Schlüsselelemente der Energiewende. „Wir werden Unmengen von Wasserstoff brauchen“, prophezeit Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.

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Im Idealfall soll dabei grüner Wasserstoff eingesetzt werden. Der massive Ausbau der erneuerbaren Energien sei dafür unerlässlich. Doch ist Neugebauer überzeugt, dass sich die benötigten Mengen nicht allein aus Erneuerbaren produzieren lassen. Der Ausbau zum Beispiel der Windkraft werde schnell an Grenzen stoßen. Deutschland brauche aber eine eigene Wasserstoffwirtschaft, um unabhängig zu bleiben.

Daher fordert Neugebauer im Gespräch mit dem Handelsblatt: „Wir brauchen als Brückentechnologie türkisen Wasserstoff aus Gas und auf längere Sicht auch roten Wasserstoff aus der Kernfusion.“ Es gebe noch viele Hürden, doch machten jüngste Ergebnisse aus den USA Hoffnung. Daher dürfe man das Thema Kernfusion nicht aus dem Blick verlieren. Deutschland sei immer gut gefahren, wenn es sich technologieoffen gezeigt habe.

Für die deutsche Industrie ist das Thema Wasserstoff zentral. Sowohl die Stahl- als auch die Chemieproduzenten setzen große Hoffnungen darauf, ihre Prozesse mithilfe des klimaneutralen Gases zu dekarbonisieren. Der Thyssen-Krupp-Konzern etwa will seinen Stahl in Zukunft nicht mehr mit Koks, sondern mit Wasserstoff erzeugen.

In den vergangenen Jahren waren von Berlin und Brüssel milliardenschwere Förderprogramme auf den Weg gebracht worden. Die Bundesregierung zog kurz vor der Bundestagswahl eine positive Zwischenbilanz ihrer „Nationalen Wasserstoffstrategie“. Laut Zwischenbericht werden 62 „Wasserstoff-Großprojekte“ mit insgesamt acht Milliarden Euro gefördert. Dabei handelt es sich um Projekte zur Wasserstofferzeugung, zur Nutzung im Verkehr bis hin zu Anwendungen in der Industrie.

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Die Massenproduktion von grünem Wasserstoff wird allerdings nur möglich sein, wenn die Produktion erneuerbarer Energien weiter steigt. In diesem Jahr war der Anteil von Ökostrom mit bislang rund 43 Prozent des Bruttostromverbrauchs in Deutschland allerdings rückläufig.

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Neugebauer fordert große europäische Allianz für Kernfusionsprojekt

Es sei richtig, die grüne Wasserstoffwirtschaft zu fördern, sagt Neugebauer. „Doch sollte man nicht alles Geld auf eine Karte setzen.“ Die Frage der Energie sei „wesentlich für die Souveränität eines Landes“. Der Chipmangel habe gezeigt, wie verletzlich große Volkswirtschaften seien, wenn sie sich von anderen abhängig machen. „Technologische Souveränität ist eine Grundvoraussetzung und ganz wichtig, wenn man nicht erpressbar sein will.“

Neugebauer fordert daher, auf verschiedene Technologien zu setzen. Türkiser Wasserstoff wird aus Gas gewonnen. Als Nebenprodukt entsteht fester Kohlenstoff, der weiter verarbeitet werden kann. „Das ist der naheliegendste Weg für die Übergangszeit neben dem grünen Wasserstoff aus Erneuerbaren.“

Langfristig sieht Neugebauer – trotz großer Hürden – große Chancen in der Kernfusion, und zwar auf Basis von Ultrapulslasern. Das gelungene Fusionsexperiment am Lawrence Livermore National Laboratory im August habe gezeigt, dass die Technologie unter Laborbedingungen funktioniere.

Mithilfe der Kernfusion könne sich roter Wasserstoff – der in Wahrheit auch ein CO2-neutraler, grüner sei – eines Tages zu wettbewerbsfähigen Preisen in großen Mengen herstellen lassen. Die nächste Bundesregierung müsse eine große europäische Allianz für ein entsprechendes Kernfusionsprojekt schmieden.

Wissenschaft und Politik müssten die Gesellschaft überzeugen, dass die Kernfusion nicht mit der Atomkraft durch Kernspaltung vergleichbar sei. „Es wird kein kernwaffenfähiges Material angereichert, und die Halbwertszeit des Abfalls beträgt acht Jahre.“

So funktioniert die Kernfusion

An der Kernfusion wird seit Jahrzehnten weltweit geforscht. Den Durchbruch schaffte die Technologie bislang allerdings nicht. Bislang nutzen die Projekte oft die Fusion durch den magnetischen Einschluss eines heißen Plasmas. Auf diese Technologie setzt auch der internationale Fusionsreaktor ITER, der seit 2007 im südfranzösischen Forschungszentrum Cadarache errichtet wird.

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Neugebauer aber sieht großes Potenzial in der sogenannten Trägheitsfusion. Dabei wird mithilfe von großen, gepulsten Nanosekundenlasern ein etwa ein Millimeter großes Kügelchen, in dem sich ein Gemisch aus den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium befindet, komprimiert. Nach Erreichen der notwendigen Dichte und Temperatur tritt die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium ein.

Bei dem Versuch in der Nähe von San Francisco wurde so erstmals auf der Welt ein robustes, brennendes Fusionsplasma im Labor erzeugt. „Bisher war der Running Gag, dass Fusion immer 50 Jahre weit weg ist“, sagt Neugebauer. Das sei jetzt mit den Ergebnissen aus Livermore anders geworden. Deutschland und Europa beherrschten wesentliche Technologien für die Kernfusion. Ein konzertiertes Programm mit entsprechenden Forschungsanlagen gebe es außerhalb des Militärs aber nicht.

Mit Blick auf die grüne Wasserstoffwirtschaft in Deutschland ist Fraunhofer-Präsident Neugebauer insgesamt zuversichtlich. Es müsse vor allem die Herstellung der Elektrolyseure industrialisiert werden. „Das ist bislang noch weitgehend Einzel- und Kleinstserienfertigung.“

Fraunhofer baut auf dem Innovationscampus in Görlitz in Kooperation mit Siemens Energy gerade ein Wasserstoff-Testcenter. In der Anlage sollen zum Beispiel die Lebensdauer und die Haltbarkeit von Elektrolyseuren unter Dauerbelastung erprobt werden. Technologisch gebe es keine ganz großen Hürden, so Neugebauer. Noch hätten die Hochtemperatur-Elektrolyseure zwar den höchsten Wirkungsgrad, aber eine kleine Leistungskraft. Hier müsse es weitere Entwicklungen und Investitionen geben.

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