NASA/Scientific Visualization Studio - Renata Moura/GIZ Brasil
Vorreiter für grünen Wasserstoff
Die GIZ unterstützt Brasilien bei der Forschung und beim Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft auf vielfältige Weise. Das weckt großes Interesse – auch bei der Privatwirtschaft.
Beim Kampf gegen den Klimawandel spielt grüner Wasserstoff eine Schlüsselrolle. Er verursacht keine CO2-Emissionen, kann als Energiespeicher dienen und ist sehr vielseitig einsetzbar. Für eine umfassende globale Energiewende ist grüner Wasserstoff deshalb unerlässlich. Dies betrifft besonders Bereiche, in denen die Umstellung auf Ökostrom schwierig ist – etwa im Luftverkehr und in der Schifffahrt oder bei der Herstellung von Stahl, Zement und Kunstdünger.
Bislang steckt der Aufbau einer weltweiten Wasserstoffwirtschaft noch in den Kinderschuhen. Die Produktion ist aufwendig und teuer. Zudem sind große Mengen an erneuerbarem Strom erforderlich. Damit der Markthochlauf, also die Produktion im industriellen Maßstab, gelingt und grüner Wasserstoff zu einem selbstverständlichen Bestandteil des künftigen Energiesystems werden kann, ist noch ein weiter Weg zu gehen – mit Forschung, mit Pilotanlagen und mit den finanziellen Mitteln für Großanlagen.
Großes Interesse an grünem Wasserstoff
Die GIZ unterstützt Brasilien im Auftrag des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) dabei mit dem großangelegten Projekt „H2Brasil“, das 2021 startete. „Das ist ein Riesenpaket und umfasst eine Vielzahl einzelner Vorhaben“, sagt Projektdirektor Markus Francke. „Das Thema wird immer wichtiger und wir haben durch ‚H2Brasil‘ viele neue Interessenten angezogen.“
„Das Thema wird immer wichtiger und wir haben durch ‚H2Brasil‘ viele neue Interessenten angezogen.“
Brasilien gehört bei der Energiewende zu den Vorreitern. Das Land bezieht schon heute mehr als 90 Prozent seiner Elektrizität aus Sonne, Wind, Wasserkraft und Biomasse. Auch Offshore-Windparks sind in Planung. Mit einem Gesetz zur Förderung von grünem Wasserstoff hat die brasilianische Regierung kürzlich auch rechtlich die Weichen in Richtung Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft gestellt.
Neben Forschung und Entwicklung hat H2Brasil aber auch soziale Aspekte im Blick, wie die berufliche Bildung, neue Jobs, Inklusion sowie die regionale Entwicklung. Hier vier Beispiele:
Pilotanlagen für synthetisches Kerosin
Der gesamte Luftverkehr ist sehr klimaschädlich. Das zu ändern, ist besonders schwierig. Denn eine Umstellung auf Elektroantrieb wie beim Auto ist auf absehbare Zeit unrealistisch. Die Batterien für die benötigten großen Energiemengen wären schlicht zu groß und zu schwer, vor allem bei Langstreckenflügen. Eine Alternative sind neuartige Kraftstoffe. Man nennt sie Sustainable Aviation Fuels (SAF, nachhaltige Treibstoffe für die Luftfahrt).
Im Rahmen von „H2Brasil“ hat die GIZ die Errichtung von vier Pilotanlagen ermöglicht, um synthetisches Kerosin zu erzeugen – in Natal im Nordosten, in der Nähe von Brasilia im Zentrum des Landes, in Rio de Janeiro sowie in Südbrasilien. An allen vier Standorten wird in Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungseinrichtungen an anderen Ausgangsstoffen geforscht, etwa Biogas oder Reststoffen aus der Zuckerrohrproduktion. Sie liefern den benötigten Kohlenstoff, aus dem zusammen mit grünem Wasserstoff eine saubere Variante von Rohöl entsteht. Mittlerweile gibt es ein großes Interesse der Privatwirtschaft sich an diesen Projekten zu beteiligen, von Fluglinien bis hin zu Flugzeugbauern.
Renata Moura/GIZ Brasil
„Der Bedarf an nachhaltigen Flugkraftstoffen ist enorm“
Die Nachfrage für nachhaltige Kraftstoffe in der Luftfahrt wächst schnell. Wie in Brasilien Forschung und GIZ bei diesem Zukunftsthema zusammenarbeiten, erklärt Chemikerin Fabíola Correia de Carvalho im Interview.
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Renata Moura/GIZ Brasil
Das Labor für nachhaltige Flugkraftstoffe im Innovationsinstitut SENAI für Erneuerbare Energien Natal
Powerhouse für nachhaltige Düngemittel
Um Kunstdünger wie Stickstoffdünger herzustellen, wird viel Energie gebraucht. In der Regel kommt dabei fossiles Erdgas zum Einsatz, was mit hohen Treibhausgasemissionen verbunden ist. Für seinen enormen Bedarf an Stickstoffdünger ist Brasilien stark auf Importe angewiesen, die sich seit Beginn des russischen Angriffskriegs gegen die Ukraine deutlich verteuert haben. Deshalb schafft das Forschungslabor für grünen Wasserstoff und Solarenergie der Bundesuniversität Santa Catarina in Florianópolis in Südbrasilien eine echte Win-win-Situation.
Das Laboratorium ist ein fünfstöckiges Gebäude, bei dem nicht nur das Dach, sondern auch nahezu alle Wände mit Solarmodulen bestückt sind. Sie liefern die Energie, um grünen Wasserstoff zu erzeugen – und daraus wiederum grünen Ammoniak, die Grundlage für Stickstoffdünger. Auf einer kleinen Kaffeeplantage nutzen die Forschenden das so hergestellte Düngemittel. Die Plantage ist zudem mit einer eigenen sogenannten Agro-Solaranlage ausgestattet, also einer Photovoltaikanlage, die zwei Meter über den Kaffeepflanzen liegt, sich flexibel nach dem Stand der Sonne richten kann und zugleich als Beschattungssystem fungiert (Agri-PV-Anlage). Damit entsteht ein autonomes – und klimafreundliches – System, das für landwirtschaftliche Anbauflächen eingesetzt werden kann, unabhängig vom öffentlichen Stromnetz.
Die GIZ hat den Aufbau des Forschungslabors finanziell und technisch unterstützt. Das Labor- und Trainingsgebäude wurde im August 2023 eröffnet.
Laboratório Fotovoltaica-UFSC/GIZ Brasil
Rundum Solarmodule: das Forschungslabor für grünen Wasserstoff und Solarenergie der Bundesuniversität Santa Catarina in Florianópolis
Erstes grünes Wasserstoffzentrum Brasiliens
Auch im Transportsektor kann grüner Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen, etwa bei Schwerlasttransportern, die lange Distanzen fahren müssen, oder auch bei Gabelstaplern in großen Logistikzentren, die zum Teil über mehrere hundert Gabelstapler verfügen. Weil dabei die langen Ladezeiten bei den Gabelstaplern entfallen würden, würde sich der Einsatz des teureren Wasserstoffs rechnen.
Praktische, angewandte Forschung in diesem Bereich ermöglicht das erste grüne Wasserstoffzentrum Brasiliens, das die Bundesuniversität Itajubá in Partnerschaft mit dem Projekt „H2Brasil“ im September 2023 im Bundesstaat Minas Gerais eröffnet hat. Kernstück ist ein für Universitäten mit 300 Kilowatt großer Elektrolyseur, der erhebliche Mengen an grünem Wasserstoff produzieren kann. Hinzu kommt eine Wasserstofftankstelle auf dem Campus, so dass Forschungsarbeiten zur Mobilität durchgeführt werden können.
Felipe Malavazi/GIZ Brasil
Elektrolyse-Container, Wasserstoffkompressor und -speicher auf dem Campus der Bundesuniversität Itajubá
Lastenfahrräder leichter unterwegs
In Brasilien arbeiten rund 400.000 Menschen als Fahrrad- oder Motorradkuriere. Die meisten kommen aus sozialen Randgruppen. Die Jobs sind schlecht bezahlt und von Männern dominiert, für Fahrradkuriere ist es gerade in hügeligen Städten wie Rio de Janeiro Schwerstarbeit. Die dortige staatliche Bundesuniversität erprobt nun mit technischer und finanzieller Unterstützung des Projekts „H2Brasil“ den Einsatz von Wasserstoff-Lastenfahrrädern. Sie erfordern beim Fahren deutlich weniger Körperkraft und ebnen damit mehr Menschen einen Zugang zum Arbeitsmarkt. „Das kann sozial eine sehr große Wirkung haben“, sagt Projektdirektor Markus Francke. Anders als bei batteriebetriebenen Lastenrädern ist bei der Wasserstoff-Variante nur ein kleiner Tank erforderlich, was die Räder leichter und flexibler macht. Da lange Ladezeiten nicht erforderlich sind, ist dies auch für Logistikunternehmen interessant. Bei Erfolg kann das Projekt leicht auf andere Länder übertragen werden.
Fernando Souza/GIZ Brasil
