Türkiser Wasserstoff

Eigentlich handelt es sich bei Wasserstoff um ein farbloses Gas. Dass Wasserstoff in unterschiedliche Farben aufgeteilt und zum Beispiel als türkiser Wasserstoff bezeichnet wird, gibt Aufschluss über die Art und Weise, wie das Gas hergestellt wurde, und damit die Klimaneutralität des Produkts Wasserstoff. Was türkiser Wasserstoff ist, wie er hergestellt wird und welche Vorteile er hat, beschreibt der folgende Beitrag.

Türkiser Wasserstoff Herstellung: Was ist türkiser Wasserstoff und wie kann man ihn gewinnen?

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der durch ein spezielles thermisches Verfahren, die sogenannte Methanpyrolyse, entsteht. Dabei wird Erdgas in Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten. CO2-neutral ist das Verfahren dann, wenn der gewonnene Kohlenstoff bei der Weiterverarbeitung nicht verbrannt wird, sondern dauerhaft gebunden bleibt.

Um die CO2-Neutralität des türkisen Wasserstoffs sicherzustellen, müssen die zur Spaltung des im Erdgas enthaltenen Methans genutzten Hochöfen beziehungsweise Reaktoren mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden. Auch dass bei der Förderung von Erdgas bislang in der Regel Emissionen entstehen, trägt negativ zur Bewertung von türkisem Wasserstoff bei. Türkiser Wasserstoff ist also hinsichtlich des gesamten Entstehungsprozesses sowie des problematischen Produkts Kohlenstoff meist nicht zu 100 Prozent klimaneutral.^[1]

Wo wird türkiser Wasserstoff bereits angewendet?

Ob klimaneutral oder nicht – türkiser Wasserstoff kommt bereits als Energie­trä­ger zum Einsatz. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig und umfassen Verkehr, Industrie und den Wärmesektor. Türkiser Wasserstoff wird in der Stromerzeugung, der Wärmeversorgung oder als alternativer Kraftstoff in der Brennstoffzellen-Technologie und -Mobilität verwendet. Hier kommt türkiser Wasserstoff in PKWs, Nutzfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen bereits in der Wasserstoff-Brennstoffzelle zum Einsatz.^[2]

Welche Vorteile hat türkiser Wasserstoff?

Aufgrund der Vorteile und seiner Bedeutung für den Erfolg der Energiewende setzt sich inzwischen auch die Bundesregierung dafür ein, dass türkiser Wasserstoff und die Pyrolyse weiter erforscht werden. Der größte Vorteil des Pyrolyseverfahrens ist, dass Erdgas in CO2-armen Wasserstoff verwandelt wird und dabei wesentlich weniger Ener­gie aufgewendet werden muss als zur Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse (grüner Was­serstoff).^[3] Ein weiterer und besonders für die Industrie wichtiger Aspekt ist die Wirtschaftlichkeit des türkisen Wasserstoffs. Auf der Grundlage von thermodynamischen Analysen bei den verschiedenen Möglichkeiten zur Herstellung des Wasserstoffs ergeben sich bei der Wasserstoff-Pyrolyse erhebliche Kostenvorteile gegenüber der Elektrolyse. Auch gegenüber der Dampfreformierung ist die Pyrolyse aus wirtschaftlicher Sicht konkurrenzfähig. So liegt der Energiebedarf zur Wasserstoff-Herstellung mittels Pyrolyse bei 37,8kJ/mol H² und damit deutlich unter dem Energieverbrauch von 285,9kJ/ mol H² bei der Wasserstoff-Elektrolyse. Die Dampfreformierung erfordert 63,3kJ/ mol H² und ist damit ebenfalls höher im Verbrauch als das Pyrolyse-Verfahren.^[2]

Wie viel kostet türkiser Wasserstoff?

Die Pyrolyse und ihr Produkt türkiser Wasserstoff ist auch aus wirtschaftlicher Sicht attraktiv. Die von Experten prognostizierten Kosten für die Wasserstoff­gewinnung mittels Pyrolyse legen deutliche Kostenvorteile gegenüber der Wasserstoff-Elektrolyse nahe. Hinsichtlich des Herstellungspreises sind türkiser Wasserstoff und die Pyrolyse auch der Dampfreformierung überlegen.^[3]

Blauer, grüner, türkiser Wasserstoff: Was sind die Unterschiede?

Während grüner Wasserstoff CO2-neutral erzeugt wird und lediglich Sauerstoff als Beiprodukt hinterlässt, entsteht blauer Wasserstoff unter Erzeugung von CO2. Zwar entsteht auch Letzterer eigentlich emissionsfrei und damit klimaneutral – anschließend jedoch gilt es, das entstandene Kohlenstoffdioxid entweder unterirdisch sicher zu lagern oder so zu verarbeiten, dass es nicht verbrannt und freigesetzt wird. Leckagen können Umweltschäden nach sich ziehen und auch die Langzeiteffekte der Lagerung sind noch nicht bekannt. Die sicherste und für den Klimaschutz beste Option ist daher – auch im Vergleich mit türkisem Wasserstoff – grüner Wasserstoff.^[1]

Ist türkiser Wasserstoff eine sinnvolle Brückentechnologie?

Hinsichtlich Klimaneutralität und Umweltschutz ist grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser und unter Zuhilfenahme erneuerbarer Energie entsteht, türkisem Wasserstoff vorzuziehen. Schädliche Nebenprodukte entstehen hier nicht, womit grüner Wasserstoff vollkommen klimaneutral ist. Leider ist die Herstellung des klimaneutralen Gases nach wie vor sehr teuer.

Türkiser Wasserstoff, wie auch blauer Wasserstoff, dagegen werden aus Erdgas hergestellt. Allein die Förderung des Ausgangsstoffes Erdgas ist häufig mit Emissionen verbunden. Zudem kann die Lagerung oder Weiterverarbeitung des Nebenprodukts Kohlenstoff die Klimaneutralität von türkisem Wasserstoff beeinträchtigen. Bei der Produktion muss man außerdem darauf achten, dass der benötigte Strom aus erneuerbaren Energiequellen stammt.

Für die Übergangsphase – bis also grüner Wasserstoff bezahlbar sein wird – setzen viele Experten und Unternehmen auf türkisen Wasserstoff. Große Chancen messen ihm zum Beispiel das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Potsdamer Institute for Advanced Sustainability Studies und das Unternehmen BASF bei. So betreibt der BASF-Standort Ludwigshafen bereits eine Testanlage. Der beim Pyrolyse-Verfahren entstehende Kohlenstoff wird in der Aluminium-, Stahl- und Bauindustrie eingesetzt, kann aber auch als Ersatz für Graphit im Bereich Batterien Verwendung finden. Trotz der Fortschritte könnte es noch mehrere Jahre dauern, bis türkiser Wasserstoff großtechnisch in industriellen Produktionsanlagen verwendet werden kann.^[4]

Fazit

Wenn es um Brennstoffzellen- und Energielösungen geht, stellt Wasserstoff eine vielversprechende Lösung dar. Häufig wird das farblose Gas daher bereits als Energieträger der Zukunft gehandelt. Wer sich eingehender mit dem Thema beschäftigt, muss die Produktion von Wasserstoff jedoch etwas differenzierter betrachten. Die zur Verfügung stehenden Verfahren, erzeugten Nebenprodukte und Energiequellen beeinflussen die tatsächliche Klimaneutralität der Wasserstoffproduktion. Darüber geben die verschiedenen Wasserstofffarben, beispielsweise türkiser Wasserstoff, Auskunft. Türkiser Wasserstoff entsteht durch Pyrolyse, ein Verfahren, das nur ein Fünftel der Energie benötigt, als man für die Wasserelektrolyse braucht. Im Vergleich zu grünem Wasserstoff ist türkiser Wasserstoff außerdem äußerst kostengünstig.