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Feuer und Flamme für Wasserstoff
Japan hat als erstes Industrieland eine nationale Wasserstoffstrategie vorgestellt. Die Olympischen Spiele sollen dem Gastgeberland helfen, seinen technologischen Vorsprung zu sichern.
Olympische Spiele setzen immer Statements über den sportlichen Wettkampf hinaus. Als Tokio 1964 die Spiele austrug, präsentierten sich die Gastgeber mit elektronischer Zeitmessung und dem Superschnellzug Shinkansen als Hightech-Nation. Bei den nächsten Spielen wollen die Veranstalter dies mit Robotern und autonomen Taxis wiederholen. Vor allem aber geht es ihnen um einen klimaschützenden Traum: Das Land will sich als Fackelträger der globalen Wasserstoffwirtschaft darstellen, im wahrsten Sinne des Wortes. Erstmals wird das olympische Feuer mit Wasserstoff brennen. Er wird aus der Präfektur Fukushima stammen, dem Ort der Atomkatastrophe im Jahr 2011, und mit Solarstrom aus Wasser hergestellt sein. Ein Beamter von Japans mächtiger Behörde für Ressourcen und Energie betont die Symbolik dahinter: „Dies wird das öffentliche Bewusstsein für die wichtige Rolle schärfen, die Wasserstoff in der Zukunft spielen wird.“
Bis 2025 soll die Zahl der Brennstoffzellenfahrzeuge in Japan von derzeit 3.600 auf 200.000 steigen
Japans Regierung versteht sich als globaler Vorreiter, wenn es darum geht, Strom ohne CO2-Emissionen aus Wasserstoff herzustellen. In Brennstoffzellen gehen Wasser- und Sauerstoff eine chemische Reaktion ein. Daraus resultieren Strom und Wärme, mit Wasser als einzigem Nebenprodukt. „Japan hat die Welt bei praktischen Anwendungen von Wasserstofftechnologien angeführt. Etwa bei der Kommerzialisierung von Brennstoffzellen für Autos und Wohnungen“, so der Beamte weiter. Um diesen technologischen Vorsprung zu sichern, verabschiedete die Regierung 2017 eine nationale Wasserstoffstrategie. Zwar folgen andere Länder inzwischen dem Vorbild. Doch noch immer sticht Japan mit seinen detaillierten und ambitionierten Zielen sowie einer engen Kollaboration zwischen Politik und Wirtschaft heraus.
Japans globale Pläne
Japans Regierung beschränkt ihre Vision nicht aufs eigene Land. Sie will Wasserstoff bis 2050 weltweit zu einer wirklichen Alternative für fossile Brennstoffe aufbauen. Zum einen will sie in dieser Dekade eine globale Lieferkette aufbauen, die Wasserstoff in großindustriellem Maßstab produzieren und verteilen kann. Zum anderen will sie rasch Massenmärkte schaffen, um die noch hohen Kosten schnell zu senken. Ein wichtiger Wirtschaftszweig ist dabei der Fahrzeugbau. Bis 2025 soll die Zahl der Brennstoffzellenfahrzeuge allein in Japan von derzeit 3.600 auf 200.000 und bis 2030 auf 800.000 Autos anwachsen. Darüber hinaus sollen 1.200 Busse und 10.000 Gabelstapler mit Strom aus Brennstoffzellen angetrieben werden.
Daneben nimmt Japan die Energieproduktion ins Visier. Brennstoffzellen für Wohnungen und Eigenheime, die Strom und heißes Wasser liefern, sind schon jetzt ein Markt, der sich subventionsfrei trägt. Seit 2009 wurden 300.000 dieser „Ene-Farm“ getauften kleinen Blockheizkraftwerke verkauft. Dabei ernten die „Energiefarmen“ ihren Betriebsstoff noch aus Stadtgas, das zumeist durch Kohlevergasung gewonnen wird, denn noch fehlt die Infrastruktur für reinen Wasserstoff. 2021 wird Marktführer Panasonic die erste Brennstoffzelle einführen, die reinen Wasserstoff nutzt. Bis 2030 sollen nach dem Willen der Planer 5,3 Millionen Energiefarmen beider Typen ihren Dienst versehen.
Die nationale Strategie nimmt auch die Stromversorger in die Pflicht. Sie sollen in den nächsten zehn Jahren Wasserstoffkraftwerke mit einer Leistung von einem Gigawatt errichten. Das entspricht in etwa der Kapazität eines Atomreaktors. Bis dahin soll der Preis von Wasserstoff um 70 Prozent auf drei Dollar pro Kilo gesenkt werden. 2050 soll das leichteste chemische Element dann bis zu 30 Gigawatt zum japanischen Strombedarf beisteuern.
Wegbereiter einer emissionsfreien Gesellschaft
Die Geburt des Wasserstoffplans war allerdings schwierig, erinnert sich Toyota-Ingenieur Katsuhiko Hirose. Er selbst wurde vom Wasserstoff-Saulus zum -Paulus Japans. Massiv mussten Toyota und Honda, die beide bereits Brennstoffzellenautos verkaufen, die Planer im Wirtschaftsministerium drängen, ihre Fokussierung auf Batterien für Elektroautos aufzugeben. Seine eigene Erfahrung erleichterte Hirose wohl die Überzeugungsarbeit. Schließlich hatte Toyota ausgerechnet ihn, den Mitentwickler von Hybridautos, beauftragt, Toyotas Brennstoffzellenauto Mirai zu entwerfen. Bis dahin hielt er Batterien und Hybridautos im Verkehr für die schnellere und bessere Lösung. Nicht zuletzt wegen der hohen Energieverluste beim Einsatz von Wasserstoff und der fehlenden Infrastruktur. Aber nun predigt Hirose: „Man braucht eine holistische Sicht für die Dekarbonisierung der gesamten Gesellschaft. Wir müssen ja nicht nur den Verkehr emissionsfrei betreiben, sondern wollen auch unsere Autos emissionsneutral produzieren.“ Seine Botschaft: Wer Nullemissionsgesellschaften will, der braucht Wasserstoff, und zwar sehr viel.
Toyota entwickelt daher wie Japans Stahlkonzerne Hochöfen für die eigenen Fabriken, die mit Wasserstoff funktionieren. Japans Energieexperte verweist zudem auf die Rolle von Wasserstoff als transportablen und brennbaren Energiespeicher. Die Betreiber von Solar- und Windkraftwerken können Wasserstoff mit überschüssigem Strom herstellen, der andernorts in schwierig zu elektrifizierenden Bereichen genutzt werden kann: in Lastwagen, Schiffen, der Stahlproduktion oder Ölraffinerien.
Die Suche nach Wasserstofflieferanten
Die eigentliche Stärke von Japans Strategie ist allerdings, dass sie inzwischen einer nationalen Bewegung gleicht, bei der sich Politik und Wirtschaft gegenseitig antreiben. Die Regierung arbeitet mit Hochdruck daran, weltweit Wasserstofflieferanten zu rekrutieren. Für den Transport lief Ende 2019 der erste Wasserstofftanker vom Stapel, gebaut von Kawasaki Heavy Industries.
Wer Nullemission will, der braucht Wasserstoff, und zwar sehr viel.
Katsuhiko Hirose, Toyota-Entwickler des Brennstoffzellenautos Mirai
Beim Import setzt die Regierung jedoch auf eine Strategie, die unter Klimaschützern umstritten ist. So erhält Japan ab diesem Jahr Wasserstoff aus Australien, der aus Kohle gewonnen wird. Aus Südostasien soll aus Erdgas gewonnener Wasserstoff importiert werden. Erst später dürfte Saudi-Arabien als Großlieferant von „grünem“ Wasserstoff hinzustoßen, der dank Strom aus erneuerbaren Energiequellen durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird.
Japan setzt zunächst auf Wasserstoff aus Kohle
Noch verteidigt Japans Regierung Kohle und Gas – gemeinsam mit Methoden der Kohlendioxidspeicherung – als notwendige Zwischenstufe, um künftig schneller auf grünen Wasserstoff umsteigen zu können. Das Kalkül: Je mehr Geld zu verdienen ist, umso größer ist der Anreiz für Staaten, Unternehmen und Finanzinvestoren, Kapital in Innovationen zu stecken und gemeinsame Regeln und technologische Standards zu entwickeln. Japans Industrie prescht derweil mit Hilfe der Regierung voran. 2018 haben die Autobauer zusammen mit Gas- und Ölkonzernen, Investoren und anderen Unternehmen die Gesellschaft „Japan H2 Mobility“ gegründet, um den Bau von Wasserstofftankstellen zu finanzieren. Außerdem investieren Toyota und Honda in neue Brennstoffzellenfahrzeuge. Toyota präsentierte 2019 eine zweite Generation seines Brennstoffzellenautos Mirai und begann mit dem Verkauf von Brennstoffzellenbussen. Daneben will der Konzern seine Produktionskapazität von Brennstoffzellen in den kommenden ein bis zwei Jahren von wenigen tausend auf 30.000 Stück pro Jahr erweitern.
Die Japan AG exportiert bereits ihre Brennstoffzellentechnik. Toyota bietet viele Patente kostenlos und seine Technik gegen Geld auf dem Weltmarkt an. Bei Bussen hat sich der portugiesische Hersteller CaetanoBus das Brennstoffzellensystem aus Japan eingekauft. Der Technikkonzern Panasonic versucht, seine Brennstoffzellen durch eine Allianz mit dem deutschen Heiztechnik-Spezialisten Vaillant für den Hausgebrauch in Europa zu vertreiben.
Olympische Spiele als Starthilfe der Wasserstoffgesellschaft
Die Olympischen Spiele sollen der Wasserstoff-Strategie zusätzlichen Schwung verleihen, auch daheim. Das zeigen zwei Großprojekte der Regierung von Tokio. Bis zum Beginn der Spiele wollen die städtischen Verkehrsbetriebe die Zahl ihrer von Toyota geleasten Wasserstoffbusse von 15 auf 70 hochfahren. Die Busse fallen mit ihrer blauen Lackierung und der Aufschrift „Fuel Cell Bus“ schon jetzt als ganzheitliche Werbung für Wasserstoff im Stadtbild auf. Das eigentliche Novum wird die Stadt aber im Athletendorf realisieren. Nach den Spielen wird das Areal in einen Stadtteil mit rund 5.600 Wohnungen umgebaut. Takeshi Ikawa, Tokios zuständiger Direktor für Stadtneuentwicklung, zeigt dabei stolz auf eine Linie im Bauplan: „Hier wird die erste urbane Wasserstoffleitung in Japan verlaufen.“
Die Rohre werden im Norden der Siedlung an einer Wasserstofftankstelle beginnen, wo Wasserstoff aus Erdgas abgespalten wird. Von dort strömt er unterirdisch einige hundert Meter zu zwei Brennstoffzellenparks mit fast 40 Kilowatt Leistung. Sie sollen das lokale Einkaufszentrum und die öffentlichen Einrichtungen mit Strom und Warmwasser versorgen. Zusätzlich rüstet Panasonic 4.000 Eigentumswohnungen mit kleinen Brennstoffzellen aus. Das Ziel ist laut Ikawa klar: Tokio will der Welt mit dem neuen Stadtteil zeigen, wie eine klimapolitisch nachhaltige Megacity aussehen kann.
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