Wasserstoff

2045 muss Deutschland klimaneutral werden

Für eine erfolgreiche Energiewende benötigen wir saubere Energieträger. Strom aus erneuerbaren Energien leistet schon heute einen wichtigen Beitrag zur Energiewende, jedoch wird für die Wärmeerzeugung bei Gebäuden oder in der Industrie deutlich mehr Energie benötigt – und die wird in erster Linie noch mit fossilen Brennstoffen erzeugt. Hier muss ein tiefgreifender Transformationsprozess in Gang kommen und Wasserstoff als CO2-freie Alternative spielt dabei ein entscheidende Rolle.

Das Land Niedersachsen setzt besonders auf „grünen“ Wasserstoff und hat schon frühzeitig eine Reihe von Initiativen und Veranstaltungen sowie Förderprogrammen auf den Weg gebracht. Als Energieland Nr. 1 soll Niedersachsen zu einem zentralen Standort der deutschen Wasserstoffwirtschaft werden.

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum, ein Energieträger, der vielseitig eingesetzt werden kann: Entweder durch Verbrennung als Wärmequelle und weiterverarbeitet als Biokraftstoff (e-Fuels), Methanol oder Ammoniak, oder direkt als Kraftstoff für Fahrzeuge mit einer Brennstoffzelle. Die verschiedenen Verfahren werden unter dem Begriff „Power-to-X“ zusammengefasst.

Gleichzeitig lässt sich Wasserstoff sehr gut speichern und kann zur erneuten Stromerzeugung genutzt werden, so dass beispielweise „Dunkelflauten“ bei Strom aus erneuerbaren Energien überbrückt werden können.

Für jedes Power-to-X-Folgeprodukt muss jedoch erneut Energie aufgewandt werden. Der erzeugte Wasserstoff sollte daher vor allem dort eingesetzt werden, wo keine andere Option zur Dekarbonisierung besteht oder hohe Energiedichten erforderlich sind wie z.B. in der Stahlindustrie.

Soll Wasserstoff industriell genutzt werden, muss er zunächst hergestellt werden in der Regel mit Hilfe des Elektrolyseverfahrens, bei dem Wasser durch Strom in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wird. Je nachdem, woher der Strom für diese Spaltung kommt, wird Wasserstoff farblich einsortiert, obwohl Wasserstoff an sich stets farblos ist.

Wasserstoff – am besten grün

Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum. Für die industrielle Nutzung muss er jedoch durch Energiezugabe hergestellt werden. In der Regel mit Hilfe des Elektrolyseverfahrens, bei dem Wasser durch Strom in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wird. Je nachdem woher der Strom für diese Spaltung kommt, wird Wasserstoff farblich einsortiert, obwohl Wasserstoff an sich stets farblos ist.

Nur grüner Wasserstoff hilft uns bei der Energiewende, da der eingesetzte Strom aus erneuerbaren Energien wie der Windkraft stammt und somit CO2-frei ist. Deshalb konzentriert sich Niedersachsen bei der Produktion auf grünen Wasserstoff.

Grauer Wasserstoff wird in der Regel über Reformierung von Erdgas hergestellt. Bei der Herstellung einer Tonne H2 werden rund zehn Tonnen CO2 in die Atmosphäre emittiert.

Blauer Wasserstoff wird wie grauer Wasserstoff produziert – am Ende wird ein großer Teil des CO2 abgeschieden und im Untergrund gespeichert (Carbon capture und storage, CCS). CCS ist in Deutschland aufgrund unklarer geologischer Risiken und der begrenzten Speichermöglichkeiten umstritten. Darüber hinaus können sich Leckagen negativ auf die CO2-Bilanz auswirken.

Bei der Herstellung von türkisem Wasserstoff wird im Produktionsprozess kein CO2 freigesetzt, da der Kohlenstoff in fester Form gebunden und gespeichert wird. Allerdings muss für den Produktionsprozess Energie aufgewendet werden, die zu CO2-Emissionen führt, falls auf fossile Energieträger zurückgegriffen wird. Dieses Verfahren befindet sich noch in der Entwicklung und wird vor allem in Norwegen und den Niederlangen erforscht.

Es gibt weitere Farben, die sich am Markt jedoch noch nicht durchgesetzt haben, wie beispielsweise roten Wasserstoff aus Atomstrom.

 

 

Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff

Wasserstoff ist als Energieträger sehr wandelbar und damit vielseitig einsetzbar. Dadurch bietet er Dekarbonisierungspotential für viele Anwendungsgebiete. Da sauberer Wasserstoff derzeit aber knapp und kostbar ist, diskutieren Politik, Wirtschaft und Wissenschaft derzeit, wo er am sinnvollsten eingesetzt werden kann. Prinzipiell ist der Einsatz in vielen Industriezweigen möglich, wie beispielsweise der Stahlproduktion, der Grundstoff- und Chemieindustrie, sowie im Verkehrrsektor, im Schienen- und Flugverkehr.

Letztlich ist der Einsatz vor allem dort nötig, wo die größte Emissionsreduktion erreicht werden kann und keine Alternative zur Dekarbonisierung unserer Wirtschaft besteht. Deshalb sollte der grüne Wasserstoff eingesetzt werden, um die Grundstoff- und Chemieindustrie zu dekarbonisieren, sowie in Wasserstoffkraftwerken. Für den Gebäudesektor und Individualmobilität sollte Wasserstoff dagegen eine untergeordnete Rolle spielen, da durch den Einsatz von Wärmepumpen und batterieelektrischen PKW bereits deutlich energieeffizientere Technologien zur Verfügung stehen, die eine schnellere und kostengünstigere Treibhausgasemissionsreduktion ermöglichen.

Zukunftsweisende Projekte zur Erzeugung von Wasserstoff, der Speicherung sowie Transport und Anwendungen in Industrie und Mobilität finden Sie hier.

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