Wasserstoff unter der Lupe: was, wie, warum
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Im Jahr 2020 wurden in Deutschland etwa 23 Prozent der Treibhausgasemissionen in der Industrie verursacht. Das entspricht ca. 190 Mio. Tonnen CO2-Äquivalenten. Wasserstoff gilt als echter Hoffnungsträger für die Dekarbonisierung, so wird bei der Nutzung z. B. kein CO2 freigesetzt. Das Gas ist für die Herstellung vieler chemischer Verbindungen zuständig und hat seinen Platz vor allem in der Industrie. Doch auch in anderen Bereichen wird Wasserstoff immer bedeutsamer. Wie wirkt er sich auf die Energiewende aus? Wir sehen uns Wasserstoff mal genauer an.
Was ist Wasserstoff?
Wasserstoff ist ein chemisches Element (H) und in seiner Reinform ein unsichtbares, geruch- und farbloses sowie leicht brennbares Gas. Viele erinnern sich sicher an die „Knallgasreaktion“ im Schulunterricht. Weil Wasserstoff sehr diffusionsfreudig ist (schnelle Ausbreitung von Molekülen) und eine niedrige Zündgrenze aufweist, ist im Umgang Kompetenz gefragt.
Die Farben des Wasserstoffs
Wasserstoff ist als Gas farblos. Trotzdem wird es nun bunt: Denn je nach Herstellungsmethode hat Wasserstoff unterschiedliche Farben, die für verschiedene Eigenschaften stehen:
Grün
Wasserstoff aus Elektrolyse mit ausschließlich erneuerbarem Strom wird im Beitrag als „grüner Wasserstoff“ bezeichnet. Bei diesem Verfahren ist die Wasserstoffproduktion weitgehend CO2-frei, weil der eingesetzte Strom ausschließlich aus erneuerbaren Energien wie Windkraft, Wasserkraft oder Sonnenenergie stammen muss. Das Verfahren wird auch als Power-to-Gas bezeichnet.
Türkis
Wasserstoff ist türkis, wenn Erdgas durch Methanpyrolyse in seine Bestandteile Wasserstoff und fester Kohlenstoff gespalten wird. Sofern der Kohlenstoff gebunden und nicht verbrannt wird, entsteht bei diesem Herstellungsverfahren kein CO2.
Grau
Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas und Kohle produziert – unter Hitze wird Erdgas in der sogenannten Dampfreformierung in Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt. Dabei gerät CO2 ungenutzt in die Atmosphäre. Dies ist aktuell das gängigste Verfahren zur Wasserstoffproduktion.
Blau
Blauer Wasserstoff entsteht, wie auch der graue, durch Dampfreformierung. Bei der Herstellung bildet sich CO2 als Nebenprodukt, das anschließend unterirdisch gelagert wird (CCS-Technik). Es entweicht somit nicht in die Atmosphäre.
Die Herstellung von Wasserstoff
Wasserstoff kann also auf unterschiedliche Art erzeugt werden. Hier finden Sie die Verfahren im Überblick:
- Elektrolyse: Aufspaltung von Wasser durch elektrischen Strom
- Dampfreformierung: Chemische Umwandlung aus mit Wasserdampf angereichertem Erdgas durch Hitze
- (Methan-)Pyrolyse: Erdgas oder Biomethan werden bei hohen Temperaturen in Wasserstoff und Kohlenstoff zerlegt
Was kann Wasserstoff?
Kurz gesagt: Wasserstoff kann viel, in unterschiedlichen Branchen. In der Chemie- und Stahlindustrie kann Wasserstoff als Grundstoff eingesetzt werden. Bei Prozessen mit sehr hohen Temperaturen (200 bis 1.600 °C) fungiert er als Erdgasersatz. Die Produktion von grünem Wasserstoff eignet sich aber auch als chemischer Speicher von überschüssigem Strom, der dann in der Dunkelflaute wieder über eine Brennstoffzelle nutzbar wird. Auch im Unternehmensfuhrpark oder für die Gebäudewärme kann grüner H2 eingesetzt werden.Ein wichtiger Vorteil: Durch die Power-to-Gas-Technologie kann Strom umgewandelt werden und lässt sich als Wasserstoff eventuell zukünftig in vorhandenen Gasinfrastrukturen speichern, transportieren und bedarfsgerecht bereitstellen. Wasserstoff lässt sich mit unterschiedlichen Verfahren herstellen und flexibel einsetzen.
Wasserstoff: Champagner oder Tafelwasser?
Geht es um das Ziel der Klimaneutralität, kommt regelmäßig die Debatte über die Einsatzbereiche von Wasserstoff auf. Sollte er nur fokussiert und in Ausnahmefällen genutzt werden, z. B. in der Industrie, oder sollte sein Einsatz weiter verbreitet und alltäglicher sein, z. B. in den Bereichen Pkw und Gebäude?
Mehr zum Umgang mit Wasserstoff in der Energiewende und über die Nationale Wasserstoff-Strategie (NWS) liefert unser kostenfreies Webinar am 10. Mai 2023 um 9 Uhr.
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Wasserstoff: neue Beratungsleistung der BFE
Mit gebündelter Expertise unterstützt die BFE Institut für Energie und Umwelt GmbH Unternehmen, die über den Einsatz oder die Eigenproduktion von Wasserstoff nachdenken. Dabei werden zunächst technische und wirtschaftliche Faktoren (Machbarkeit) analysiert. Das sind die neuen Beratungsleistungen:
- Auswahl und Dimensionierung von Verfahren der Wasserstoffproduktion und -anwendung
- Berechnung der Wasserstoffentstehungskosten, Break-even-Ermittlung im Vergleich zu alternativen Technologien
- Beurteilung der Wasserstoffverträglichkeit von bestehender Infrastruktur
- Bestimmung der Abnehmerstruktur und Vermarktungsoptionen von eigenproduziertem Wasserstoff sowie Beschaffungsunterstützung
- Wirtschaftlichkeitsanalyse (Sensitivitätsanalyse) unter verschiedenen Speicher-, Last- und Preisszenarien
- Bewertung der Vermarktungspotenziale von Abwärme und Sauerstoff als Nebenprodukt der Wasserstoffproduktion
Fazit: Wasserstoff: eine Säule der Energiewende
Energieträger der Zukunft – unter bestimmten Voraussetzungen ist Wasserstoff das sicher. Ob sich sein Einsatz oder die Produktion für Unternehmen eignet, hängt auch von der jeweiligen Produktionsmethode ab und ist immer individuell zu betrachten. So beschäftigen wir uns mit Fragen nach Wirtschaftlichkeit und Perspektiven von Wasserstoff.
Das Ziel: Wir möchten gemeinsam mit Ihnen Möglichkeiten analysieren und herausfinden, inwieweit Wasserstoff für Ihre Verfahren und Anlagen geeignet einsetzbar ist.
"Wasserstoff – nur Hype oder auch für Ihr Unternehmen relevant?"Ist Wasserstoff nur ein Trend oder steckt mehr dahinter? Im Webinar mit Jessica Otto erfahren Sie es! Inhalte:
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Wasserstoff
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