Als grünen Wasserstoff bezeichnet man Wasserstoff, der mithilfe erneuerbarer Energien gewonnen wird. Grüner Wasserstoff gilt als klimafreundliche Alternative zu fossilen Energieträgern.
Grüner Wasserstoff ist ebenso entscheidend für die Dekarbonisierung der Gesellschaft wie andere nachhaltige Brennstoffzellen- und Energielösungen. Großflächig verwendet, ließen sich mit erneuerbarem Wasserstoff große Teile der Schwerindustrie und des Transportwesens klimafreundlich gestalten [1]. Was grünen Wasserstoff so besonders macht und welche Rolle er für die Energieerzeugung der Zukunft spielen könnte, erklärt der folgende Beitrag.
Das farb- und geruchlose Gas Wasserstoff lässt sich hervorragend als Energieträger nutzen. Außerdem kann er – im Gegensatz zu Strom – auch langfristig gut gespeichert werden. Einziges Manko: Will man Wasserstoff zur Energieerzeugung nutzen, muss es zunächst spalten, da es in der Natur nur in Form von Verbindungen vorkommt.
Als grünen Wasserstoff bezeichnet man Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien gewonnen wird. Damit ist das auch als erneuerbarer Wasserstoff bezeichnete Gas klar vom sogenannten schwarzen Wasserstoff abzugrenzen, der mithilfe fossiler Brennstoffe hergestellt wird. Aufgrund der Tatsache, dass bei seiner Verbrennung keine klimaschädlichen Treibhausgase ausgestoßen werden, gilt grüner Wasserstoff als klimafreundliche Alternative zu fossilen Energieträgern. Das Potenzial grünen Wasserstoffs, einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Gesellschaft zu leisten, ist dementsprechend groß.[1]
Im Grunde ist schnell erklärt, wie die Herstellung von grünem Wasserstoff funktioniert. Grüner Wasserstoff wird gewonnen, indem man Wasser mittels Stroms aus erneuerbaren Quellen in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Während der grüne Wasserstoff aufgefangen und weiterverarbeitet oder gespeichert wird, nutzt man den Sauerstoff als Nebenprodukt oder setzt ihn frei. Das dabei zum Einsatz kommende Herstellungsverfahren wird als Wasserstoff-Elektrolyse bezeichnet. Neben der Elektrolyse gibt es einige weitere Methoden zur industriellen Herstellung von Wasserstoff. Doch nur wenn die Gewinnung ausschließlich auf erneuerbaren Energien beruht, kann man von grünem Wasserstoff sprechen.[1]
Grüner Wasserstoff ist sehr umweltfreundlich. Ist grüner Wasserstoff CO2-neutral? Ja, denn die Energie, die für die Herstellung grünen Wasserstoffs, also die Elektrolyse verwendet wird, stammt aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne. Aus diesem Grund verursacht sie keine CO2-Emissionen – nämlich genau 0 Kilogramm CO2 pro Kilo Wasserstoff.
Ein weiterer Vorteil von grünem Wasserstoff ist, dass sich der benötigte erneuerbare Strom direkt vor Ort erzeugen lässt. Dafür muss die Elektrolyse mit erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen zusammengeschaltet werden. Die Alternative ist, das Elektrolyse-Verfahren mit Strom aus dem öffentlichen Netz zu versorgen. In diesem Fall muss man aber sicherstellen, dass die gezogene Energie aus erneuerbaren Quellen stammt.[2]
Ja, denn herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff geben vergleichsweise viel klimaschädliches CO2 in die Atmosphäre ab. Im Folgenden sind die derzeit angewendeten Verfahren für die Wasserstoffgewinnung aufgelistet:
Dampfmethanreformierung/Erdgas-Reformierung (ca. 75 Prozent des weltweit erzeugten Wasserstoffs): Hierbei handelt es sich um die am häufigsten zum Einsatz kommende Produktionsmethode. Der Prozess ist zum einen sehr energieintensiv und verwendet zum anderen fossiles Erdgas. Dadurch werden bei der Erdgas-Dampfreformierung etwa neun Kilogramm CO2 pro Kilogramm Wasserstoff freigesetzt.[2]
Kohlevergasung (ca. 23 Prozent der weltweiten Wasserstoffproduktion): Ähnlich wie bei der Dampfmethanreformierung handelt es sich um eine kohlenstoffintensive Methode. Sie kommt auf etwa 19 Kilogramm CO2 je Kilo Wasserstoff.[2]
Wasserstoff-Elektrolyse (ca. zwei Prozent der weltweiten Wasserstoffproduktion): Hierbei werden etwa 50 kWh Strom benötigt, um ein Kilogramm Wasserstoff zu gewinnen. Damit ist der CO2-Fußabdruck des Verfahrens stark von der verwendeten Energie abhängig. So resultiert Strom auf Kohlebasis in einem sehr kohlenstoffintensiven Wasserstoff. Verwendet man einen durchschnittlichen deutschen Strommix werden etwa 14 Kilogramm CO2 je Kilo Wasserstoff freigesetzt. Lediglich die mit grünem Strom betriebene Elektrolyse verursacht keine direkten Emissionen.[2]
Dagegen stammt der durch Elektrolyse hergestellte grüne Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen wie Wind oder Sonne und verursacht keinerlei CO2-Emissionen.[2] Als Brückentechnologie dient stellenweise schon fossiler, aber kohlenstoffarm hergestellter Wasserstoff. Bei dessen Herstellung – zum Beispiel per Dampfreformierung mit CCS (Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid) – werden bis zu 85 Prozent der CO2-Emissionen abgefangen und es entstehen nur 1,5 bis vier Kilogramm CO2 pro Kilo Wasserstoff.[3]
Leider handelt es sich bei CCS (Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid) um eine derzeit noch vergleichsweise unausgereifte und (im Vergleich zu anderen Technologien) recht kostenintensive Methode. Außerdem benötigt man für die Methandampfreformierung weiterhin Erdgas. Große Investitionen in CCS würden die deutsche Importabhängigkeit von Erdgas also aufrechterhalten beziehungsweise sogar erhöhen.[2]
Experten für moderne Energiesysteme sind sich einig: Grüner Wasserstoff ist ein äußerst klimafreundlicher Energieträger. Aus diesem Grund wird er häufig als Ideal-Treibstoff der Energiewende gehandelt. Schließlich wären klimafreundlicher Strom und Mobilität ohne das durch regenerative Energie erzeugte Gas kaum umzusetzen.
Doch wie erzeugt man genug grünen Wasserstoff für alle Bedarfe? Noch ist "Wasserstoff auf Umwegen" wirtschaftlicher als grüner Wasserstoff. Denn bislang entsteht Wasserstoff immer noch zum größten Teil über den Umweg Erdgas. Dessen Hauptbestandteil ist Methan, das viel Wasserstoff enthält, weshalb es sich hervorragend für die Wasserstoffgewinnung eignet. Zurzeit arbeiten Forschungseinrichtungen in Deutschland und der ganzen Welt an Methoden, um grünen Wasserstoff in großen Mengen, aber ohne Umweg – das heißt, über eine Elektrolyse-Anlage – zu erzeugen.[3]
Grüner Wasserstoff ist ein entscheidender Faktor für die Dekarbonisierung der Wirtschaft und Gesellschaft. So würde der Einsatz grünen Wasserstoffs in der Brennstoffzellen-Technologie"– respektive der Wasserstoff-Brennstoffzelle – helfen, das Transportwesen unabhängiger von fossilen Energieträgern zu machen. Auch in zahlreichen industriellen Anwendungen ist das Dekarbonisierungspotenzial für grünen Wasserstoff groß. Schließlich sind sowohl die Industrie als auch der Mobilitätssektor für einen großen Teil der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich.
Glücklicherweise ist die Entwicklung von grünem Wasserstoff bereits in vollem Gange. Um den Brennstoff optimal nutzen zu können, gilt es allerdings noch, die bei der Produktion des grünen Wasserstoffs anfallenden Kosten durch Industrialisierung zu senken. Um die passenden Rahmenbedingungen dafür zu schaffen, ist ein durchdachtes und gemeinsames Vorgehen von Politik, Industrie und Verbrauchern unumgänglich.
Als grünen Wasserstoff bezeichnet man Wasserstoff, der mithilfe erneuerbarer Energien gewonnen wird. Grüner Wasserstoff gilt als klimafreundliche Alternative zu fossilen Energieträgern.
Grüner Wasserstoff wird gewonnen, indem man Wasser mittels Stroms aus erneuerbaren Quellen in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Während der grüne Wasserstoff aufgefangen und weiterverarbeitet oder gespeichert wird, nutzt man den Sauerstoff als Nebenprodukt oder setzt ihn frei. Das dabei zum Einsatz kommende Herstellungsverfahren wird als Wasserstoff-Elektrolyse bezeichnet.
Grüner Wasserstoff hat folgende Vorteile:
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