Oft haben wir während unserer Projektarbeit über eine grüne und autarke Energieversorgung diskutiert und letztendlich eine Modelrechnung zur Energieversorgung Luxemburgs angestellt, mit dem Ziel, die Dimensionen des Wasserstoffbedarfs zu ermitteln, wenn dieser der alleinige Energiespeicher wäre.

In der folgenden Rechnung gehen wir davon aus, dass Luxemburg seinen gesamten Endenergiebedarf (Haushalte, Verkehr, Industrie, Gewerbe, etc.) elektrisch decken würde.
Dass dies in manchen Sektoren nicht möglich oder nicht sinnvoll ist, sei hier außen vor gelassen.

Im Jahr 2022 belief sich der Endenergieverbrauch laut Statec auf etwa 43 TWh[1]. Umgerechnet auf jeden Einwohner ergibt das mit der Einwohnerzahl von 648 000 aus dem Jahr 2022 einen jährlichen Verbrauch von 183 kWh.

In unserer fiktiven Rechnung bezieht Luxemburg seinen Strom aus PV (Photovoltaikanlagen) mit durchschnittlich 4 Sonnenscheinstunden am Tag. Da es jedoch 20 Stunden am Tag gibt, an denen die Sonne nicht scheint, muss diese sogenannte “Dunkelflaute” überbrückt werden. Hier kommt Wasserstoff ins Spiel, als Energiespeicher.

Konkret müssten etwa 36 TWh an Energie gespeichert werden, das wären 1,1 Mega Tonnen Wasserstoff.

Um nun auszurechnen wieviel PV benötigt wird, nimmt man den Ertrag pro m² (100W) und die durchschnittlichen 4 Stunden Sonne am Tag.

So kommt man auf täglich 400W pro m² PV. Um die vier Vollaststunden zu decken, bräuchte man eine Fläche von ca. 80 m² pro Einwohner. Für die restlichen 20 Stunden in denen Wasserstoff benötigt wird, bräuchte man jedoch zusätzlich eine Fläche von ca. 1500 m² pro Einwohner; das liegt vor allem am Gesamtwirkungsgrad der Elektrolyse und Brennstoffzelle, der bei etwa 25 % liegt. Also würden etwa 1600 m² pro Einwohner an PV-Fläche benötigt.

Wenn man diese Flächengröße jetzt mit der Anzahl der Einwohner multipliziert und das Ergebnis anschließend durch die Landesfläche Luxemburgs teilt[2], erhält man die benötigte Fläche an PV, welche man in diesem Szenario brauchen würde: 40% der Landesfläche.

Zum Vergleich kam die Uni Luxemburg in einer Studie auf 10 % der Landesfläche.

Auch wäre Wasserstoff nicht in jedem Fall die beste Lösung. Denn als Langzeitspeicher eignen sich nur Behälter aus Materialien, durch die er sich nur wenig verflüchtigt; sowieso müsste die Mentalität der Vorratshaltung, die sicherlich bei den Generationen, die Kriege miterlebt haben, ihre Berechtigung hatte, hinsichtlich aktueller Sinnhaftigkeit überdacht werden. Lagerhaltung geht schließlich immer mit Raumbedarf einher, sprich das muss eine Gesellschaft sich leisten können und wollen, ebenso die Konsequenzen tragen wollen, wenn das Landschaftsbild von mehr Anlagentechnik geprägt würde. Eine überdenkenswerte Alternative bieten kurzfristige, sogenannte In-Situ-Anwendungen, also Situationen, wo Energie erst im Augenblick des Berdarfs "erzeugt" und bereitgestellt wird und das im großen Maßstab, vermutlich eher im Bereich der Industrie und Mobilität.

Der niedrige Wert der Gesamteffizienz bei der Wasserstoffnutzung mit PEM-Technologie ließe sich mit Nutzung von Prozessabwärme, die ja sowohl bei der Elektrolyse als auch bei der Rückverstromung in der Brennstoffzelle entsteht, durchaus verbessern. Hiermit könnte dann auch der sehr große Bedarf an Wärme für das Beheizen von Gebäuden gedeckt werden – am besten dezentral, das heißt in unmittelbarer Nähe der Ortschaften mittels kleiner lokaler Kraftwerke.

Abgesehen von der Speicherung überschüssiger elektrischer Energie wird Wasserstoff auch schon heute in Luxemburg in industrielen Anwendungen genutzt. Der benötigte Wasserstoff wird mithilfe von fossilen Energieträgern im Ausland produziert und anschließend nach Luxemburg importiert.[3] Die Herstellung grünen Wasserstoffs, welche in Luxemburg geplant ist, ist nicht nur ein wichtiger Schritt in Richtung Klimaneutralität, sondern bereitet Luxemburgs Wirtschaft auch auf die Zukunft vor.

Quellen:

https://de.statista.com/statistik/daten/studie/19307/umfrage/gesamtbevoelkerung-von-luxemburg/#:~:text=Luxemburg%20z%C3%A4hlt%20im%20Jahr%202022,um%20%C3%BCber%2020%20Prozent%20erh%C3%B6ht. Abgerufen am 11.03.24

https://lustat.statec.lu/vis?lc=fr&pg=1&tm=energie&df[ds]=ds-release&df[id]=DF_A4300&df[ag]=LU1&df[vs]=1.0&pd=2022%2C2022&dq=A.A03.&vw=rw Abgerufen am 11.03.24

https://www.wort.lu/wirtschaft/wie-luxemburg-ab-2026-wasserstoff-produzieren-will/1188343.html Abgerufen am 20.03.24

https://luxembourg.public.lu/de/gesellschaft-und-kultur/territoire-et-climat/territoire.html#:~:text=Das%20zwischen%20Deutschland%2C%20Belgien%20und,den%20kleinsten%20L%C3%A4ndern%20der%20Welt. Abgerufen am 20.03.24