Blauer Wasserstoff – Definition

Was ist blauer Wasserstoff? Weltweit gilt Wasserstoff inzwischen als zukunftsträchtiger Energieträger. Warum? Der Grund ist, dass bei seiner Verbrennung als Nebenprodukt nur Wasser entsteht. Da reiner Wasserstoff in der Natur aber nicht in ausreichender Menge vorkommt, muss er hergestellt werden.

Bislang geschieht dies durch die Nutzung fossiler Brennstoffe, allen voran Erdgas. Pro Tonne Wasserstoff gelangen so etwa 10 Tonnen klimaschädliches CO2 in die Atmosphäre. Der so produzierte Wasserstoff trägt den Namen "grauer Wasserstoff".^[1]

Blauer Wasserstoff ist im Grunde dasselbe wie grauer Wasserstoff, denn er wird auch aus Erdgas hergestellt. Mit einer Abweichung: Während der Herstellung des blauen Wasserstoffs wird das entstehende CO2 eingefangen und gespeichert – beispielsweise in ehemaligen Erdöl- oder Gasfeldern. Dieses Verfahren wird auch als "Carbon Capture and Storage" bezeichnet und bewirkt, dass das CO2 nur in geringen Mengen freigesetzt wird. Blauer Wasserstoff ist damit – im Vergleich zum grauen Wasserstoff – emissionsarm und verhindert eine Verschlimmerung des Treibhauseffekts. Er wird deshalb auch als dekarbonisierter Wasserstoff bezeichnet.^[2]

Wie unterscheiden sich grüner, blauer, türkiser und grauer Wasserstoff

Wie wird grüner Wasserstoff hergestellt?

Während grauer Wasserstoff unter Freisetzung von CO2 und blauer Wasserstoff nahezu emissionsfrei produziert wird, stellt man grünen Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser her. Dabei wird für das jeweils angewandte Elektrolyseverfahren ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen verwendet. Das bedeutet, dass die Produktion von grünem Wasserstoff zu 100 Prozent CO2-frei ist.

Türkiser Wasserstoff wird durch die thermische Spaltung von Methan gewonnen. Statt CO2 entsteht bei diesem Vorgang fester Kohlenstoff. Um das Verfahren CO2-neutral zu gestalten, muss der Hochtemperaturreaktor mit Wärme aus erneuerbaren Energien versorgt und der Kohlenstoff dauerhaft gebunden werden.^[2]

Welcher Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft?

Nur die Produktion von grünem Wasserstoff – also die Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse aus erneuerbarem Strom – vermeidet die Freisetzung von klimaschädlichem CO2 zu 100 Prozent. Die Herstellung aller anderen Wasserstoffarten hat zur Folge, dass Methan- oder CO2-Emissionen – zumindest in geringen Mengen – in die Atmosphäre gelangen.

Im grünen Wasserstoff liegt also die Zukunft. Da dieser heutzutage aber noch nicht in größeren Mengen zur Verfügung steht, bietet es sich an, blauen Wasserstoff zu nutzen, bis die grüne Wasserstoffwirtschaft ausreichend ausgebaut ist. Um die Energiewende voranzutreiben, könnte dann blauer Wasserstoff nach und nach durch grünen ersetzt werden.

Doch wie lange kann das dauern? In welchen Mengen steht grüner Wasserstoff heute schon zur Verfügung? In Deutschland plant man bereits Elektrolyse-Werke mit einer Kapazität von insgesamt 10 Gigawatt, die in der Lage sein sollen, bis 2030 rund 30 Terawattstunden grünen Wasserstoff im Jahr herzustellen. Da dies lediglich dem Gasverbrauch von rund acht kalten Tagen entspricht, wird die alleinige Versorgung mit grünem Wasserstoff auch in den kommenden Jahren nicht ausreichen.^[2]

Welche Vorteile hat blauer Wasserstoff?

Neben seiner CO2-armen Produktion ist der große Vorteil von blauem Wasserstoff, dass er – anders als grüner Wasserstoff – kurzfristig verfügbar ist. Die Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung ist ausgereift und wird von vielen Herstellern bereits seit Jahren angewandt.

Ist blauer Wasserstoff CO2-neutral?

Nein, aber angesichts der mittelfristigen Knappheit von grünem Wasserstoff und der Tatsache, dass blauer Wasserstoff trotzdem recht CO2-arm produziert wird, stellt blauer Wasserstoff also eine sogenannte "Brückentechnologie" dar. In diesem Sinne unterstützt die Nutzung von blauem Wasserstoff den Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur – hin zu grünem Wasserstoff.^[3]

Was sollte man noch über blauen Wasserstoff wissen?

Die CO2-Emissionen, die bei der Produktion von blauem Wasserstoff entstehen, liegen bei 23 bis 150 Gramm pro Kilowattstunde. Das abgetrennte CO2 kann jedoch stofflich weiter genutzt werden oder wird in geologischen Formationen gespeichert. Ob zur Speicherung von grünem Strom im Erdgasnetz oder als Energielieferant für die Erzeugung von Strom und Wärme – der produzierte Wasserstoff steht für verschiedene Anwendungen zur Verfügung.

Eine weitere wichtige Rolle spielt Wasserstoff als Kraftstoff im Verkehrssektor. Hier kann er als gespeicherte Energie in der Brennstoffzellen-Technologie nutzbar gemacht werden. Sowohl in der Wasserstoff-Brennstoffzellen als auch in der Direktmethanol-Brennstoffzellen macht man sich einen elektrochemischen Prozess zunutze, durch den chemische Energie in elektrische Energie und Wärme umgewandelt wird.^[4] Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge stellen – insbesondere bei längeren Strecken und im öffentlichen Nahverkehr – eine sinnvolle Alternative zu E-Fahrzeugen dar.^[5]

Fazit

Im Gegensatz zum herkömmlichen grauen Wasserstoff wird bei der Produktion von blauem Wasserstoff das entstehende Kohlenstoffdioxid nicht ausgestoßen, sondern entweder gespeichert oder aber für industrielle Zwecke weiterverarbeitet. Noch umweltfreundlicher als blauer ist grüner Wasserstoff. Bis dieser in den benötigten Mengen verfügbar ist, lassen sich wichtige Industriesektoren mit blauem Wasserstoff dekarbonisieren.