Japan setzt auf Wasserstoff

DLR-Energieblog: H2-Welt Japan

Mit Solarenergie lässt sich mehr als nur Strom generieren. Die Energie der Sonne kann auch zur Herstellung chemischer Energieträger, sogenannter Solar Fuels, genutzt werden. Japans Regierung setzt mit einem ehrgeizigen Energieprogramm massiv auf den Energieträger Wasserstoff. Bis 2030, so die Vorgabe des japanischen Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie METI, soll massenweise Wasserstoff für die große Volkswirtschaft zur Verfügung stehen und genutzt werden. Die japanische Regierung will ihr Land, das über keine eigenen fossilen Energieressourcen verfügt, so unabhängiger vom Import von Öl und Kohle machen und gleichzeitig die Ziele des Kyoto-Protokolls erreichen – schreibt Dorothea Bürkle in den DLR Blogs.

Brennstoffzellen-Kraftwerke für den Hausgebrauch

Bereits jetzt wird im Transportsektor Japans Wasserstoff eingesetzt, der als Abfallprodukt in der Chemischen Industrie anfällt, sagt Bunro Shiozawa vom japanischen Innovationsprogramm SIP (Cross-Ministerial Strategic Innovation Promotion Program) bei seiner Präsentation auf der SolarPACES 2015 in Kapstadt. Seit rund zehn Jahren fördert Japan auch kleine Brennstoffzellen-Kraftwerke für den Hausgebrauch, die Gebäude dezentral mit Strom und Wärme versorgen. 100.000 Systeme sind bereits installiert, bis 2030 soll die Zahl auf 5,3 Millionen steigen. Damit werden dann zehn Prozent der japanischen Haushalte so versorgt sein. “In einem nächsten Schritt, ab 2030, planen wir, Wasserstoff verstärkt auch in großen Kraftwerken für die Stromversorgung einzusetzen. Damit erhält unsere Wasserstoffnachfrage eine andere Dimension”, sagt Shiozawa. Japan sucht daher nach Wegen, das flüchtige Gas ins Land zu importieren. “Langfristig will Japan Wasserstoff ins Land holen, der aus erneuerbaren Energien erzeugt wird. Bis dies möglich und bezahlbar wird, werden wir Wasserstoff importieren der aus Erdgas hergestellt worden ist.”

[note Reformierung von Erdgas in Wasserstoff, DLR-Forschungsreaktor Solasys 1990, getestet am Weizmann Institute of Science, Israel – Foto © DLR (CC-By 3.0)]

Dr. Christian Sattler vom DLR-Institut für Solarforschung entwickelt Verfahren, Wasserstoff direkt mit der Wärmeenergie der Sonne herzustellen. Diese solarchemischen Verfahren versprechen einen hohen Wirkungsgrad. Der Wissenschaftler geht jedoch davon aus, dass die Entwicklung industrieller Anwendungen im großen Maßstab noch einige Jahre dauern wird. Aber auch für Japans Überganglösung, Erdgas in Wasserstoff zu reformieren, kann Sattler ein Verfahren anbieten, das die Energie der Sonne nutzt. “Wir sind bei der Entwicklung solcher Anlagen schon sehr weit, das ist eine Technologie, die man sehr schnell in den Markt bringen kann.”, sagt Sattler.

Bereits in den 1980er Jahren hat das DLR Testreaktoren entwickelt, die mit Sonnenenergie die notwendige Reaktionswärme zur Reformierung von Erdgas in Wasserstoff erzeugen. Weltweit, so Sattler, gibt es ein halbes Dutzend Forschungsanlagen, die die Umwandlung von Erdgas zu Wasserstoff mit Sonnenenergie getestet und nachgewiesen haben. Dabei wird die Solarstrahlung mit Spiegeln stark konzentriert, so dass die notwendige Reaktionswärme, Temperaturen von bis zu 800 Grad Celsius, entsteht. Immerhin lassen sich die Treibhausgasemissionen bei der Reformierung von Erdgas durch Sonnenenergie um 25 Prozent senken.

[note Die japanischen Automobilhersteller Honda, Nissan und Toyota wollen das Wasserstoff-Tankstellennetz für Brennstoffzellenfahrzeuge ausweiten. Dadurch soll die Nutzung der umweltfreundlichen Fahrzeuge attraktiver und praktischer werden. – Foto © Toyota]

Vorreiterrolle Japan

Bei vielen Forschungsarbeiten des DLR in den 1980 Jahren stand, unter anderem ausgelöst durch die Ölkrise Anfang 1970, die Herstellung von alternativen Treibstoffen im Mittelpunkt. Zu Beginn der 2.000er Jahre wäre durch den Preisanstieg bei Erdgas als Folge des zweiten Golfkriegs, kurzzeitig die solare Reformierung sogar günstiger gewesen als die konventionelle. Der Inselstaat Japan übernimmt mit seinen ehrgeizigen Zielen, Wasserstoff in das Energiesystem zu integrieren, eine ähnliche Vorreiterrolle ein wie Deutschland. Spannend wird sein, welche Anreize das Land in den kommenden Jahren setzt, um den Umbau des Energie- und Verkehrssystem voranzutreiben.

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