Es gibt verschiedene Arten der Erzeugung von Wasserstoff-Energien, aber nicht alle sind nachhaltig oder besser für die Umwelt. Grüner Wasserstoff hat allerdings das Potential, unsere Energiegeschichte grundlegend zu verändern. Denn er wird auf nachhaltigem Wege erzeugt: mit Wasserkraft. Im Vergleich zu Methan, das weltweit vor allem in der Industrie verwendet wird, stellt grüner Wasserstoff für unsere Umwelt eine deutlich bessere Lösung dar.
Die Herausforderung? Die Nutzung des Elements in einem Umfang, der finanziell umsetzbar ist und es für die Öffentlichkeit zugänglich macht.
ÜBERBLICK
Wasserstoff, das einfachste Element, das es gibt, hat die Formel H2. Außerdem ist Wasserstoff das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde, denn es kommt in Wasser, Luft und Feststoffen vor. Die Extraktion von Wasserstoff aus Wassermolekülen mit Hilfe von Wasserkraft und Elektrizität erzeugt grünen Wasserstoff, eine nachhaltig erzeugte und erneuerbare Energiequelle. Dies macht es zu einer klugen - und sauberen - Entscheidung, für unseren zukünftigen globalen Kraftstoffbedarf auf sauberen Wasserstoff zu setzen.
Im Vergleich zu Methan, das gemeinhin als Erdgas bekannt ist, ist grüner Wasserstoff viel besser für unsere Umwelt. Leider wird er weltweit nur von 2,04 % der Industrie genutzt. Die Herausforderung? Ihn in einem Umfang zu nutzen, der finanziell umsetzbar ist und ihn für die breite Öffentlichkeit zugänglich macht.
Im Wesentlichen handelt es sich bei grünem Wasserstoff um Wasserstoff, der durch die Aufspaltung von Wasser mit Hilfe erneuerbarer Energie erzeugt wird. Wasser setzt sich aus zwei Teilen Wasserstoff und einem Teil Sauerstoff (daher H2O) zusammen.
Dies ist ein recht einfacher Prozess. Mit Hilfe von Wärme und chemischen Verfahren lässt sich Wasserstoff aus organischen Ressourcen wie fossilen Brennstoffen gewinnen. Dies ist jedoch sehr umweltschädlich. Die weltweite Erzeugung von Wasserstoff mit dieser Methode könnte CO2-Emissionen verantwortlich sein, die den gesamten kombinierten Emissionen der Länder Großbritanniens und Indonesiens entsprechen. Eine sauberere Art, Wasserstoff zu erzeugen, bietet die Produktion mittels Strom, der durch einen Wassertank geleitet wird und das Molekül in seine beiden Grundatome aufspaltet. Dieser Prozess wird Elektrolyse genannt.
Dabei kommt ein Elektrolyseur zum Einsatz. So heißt das Gerät, das durch einen chemischen Prozess - die Elektrolyse - Wasserstoff erzeugt, da es die Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle, aus denen Wasser besteht, extrahieren kann. Neben dem Elektrolyseur gilt ein Offshore-Windpark zur Stromerzeugung als entscheidende Vorraussetzung für die Erzeugung von sauberem Wasserstoff.
Der Offshore-Windpark zur Stromerzeugung, der Elektrolyseur zur Wasserstoffsynthese und die Wasserstoffspeicherlösung bilden das Produktionssystem. Genauer gesagt ist jedoch die Strategie des einzelnen Elektrolyseurs für die Wasserstofferzeugung aufgrund des Zylinderrohrs einer Spierentonne nicht so einfach zu realisieren. Dies schränkt die verfügbare Fläche für einen Elektrolyseur und die dazugehörige Ausrüstung ein. Infolgedessen müssen an dieser Struktur umfangreichere Änderungen vorgenommen werden als an einer Plattform, die für ein teilweises Eintauchen in Wasser geeignet ist. Somit ist Letztere der kostengünstigste schwimmende Hafen für ein einzelnes Elektrolyseurprojekt.
Es ist zwingend erforderlich, in eine alternative Hauptenegiequelle zu investieren. Die Verwendung von Brennstoffen führt dazu, dass sich Elemente und Chemikalien mit der Luft verbinden. Dabei entstehen giftige Abfälle, Kohlendioxid und andere Treibhausgase. All diese Folgen der Nutzung fossiler Brennstoffe tragen zur globalen Erwärmung und damit auch zu dem Problem bei, mit dem wir uns gerade konfrontiert sehen: der Klimakrise. Obwohl es dringend nötig wäre, daran etwas zu ändern, kommt in der Industrie weltweit dennoch weiterhin überwiegend Methan zum Einsatz.
Gemeinsam können wir verändern, wie unsere Umwelt auf unseren Energieverbrauch reagiert. Beim Verbrauch von grünem Wasserstoff entsteht als einziges Nebenprodukt Wasserdampf. Wenn dafür Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonnen- oder Windenergie verwendet wird, entstehen bei seiner Erzeugung keine Treibhausgase.
Es gibt verschiedene Arten von Energie, die aus Wasserstoff gewonnen werden können: grüne, blaue und graue. Heißt das, dass Wasserstoff erneuerbar ist?
Grauer Wasserstoff entsteht durch die Reaktion zwischen einer Methanquelle, z. B. Erdgas, und Hochtemperaturdampf (700°C-1.100°C), genannt Methandampfreformierung. Bei dieser Reaktion wird Wasserstoff aus nicht bewirtschafteten fossilen Brennstoffen erzeugt.
Blauer Wasserstoff gilt als kohlenstoffarmer Wasserstoff, da die herkömmliche Produktion mit der Nutzung oder Speicherung von Kohlenstoff kombiniert wird.
Grüner Wasserstoff gilt als die beste und sauberste Methode zur Erzeugung umweltfreundlicher Energie. Es handelt sich um erneuerbaren Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser erzeugt wird. Dabei wird Wasser (H2O) mit Hilfe eines Elektrolyseurs in Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle gespalten. Da bei seiner Erzeugung keine Treibhausgasemissionen anfallen, wird diese Art von kohlenstofffreiem Wasserstoff als grün bezeichnet. Er kann auch aus Biomasse und natürlichen Kompostgruben erzeugt werden, doch ist dieser Prozess deutlich zeitaufwändiger.
Grüner Wasserstoff ist am nachhaltigsten, da er mit Hilfe elektrischer Ströme erzeugt wird, die den Wasserstoff von Wassermolekülen abspalten. Dabei entstehen keine Nebenprodukte, sondern reiner Wasserstoff und frischer Sauerstoff. Die Verwendung von Strom zur Gewinnung des Elements kann auch zur Elektrolyse des Elements und zur Erzeugung von gasförmigem oder flüssigem Wasserstoff genutzt werden. Dieser kann auch gelagert, transportiert und dann bei Bedarf verbraucht werden.
Es gibt (allerdings sehr teure) Nutzfahrzeuge, die ausschließlich mit grünem Wasserstoff betrieben werden. Jenseits der Straße wird in mehreren Industrieprojekten auf der ganzen Welt sauberer Wasserstoff in die Methoden der biologischen Meeresforschung und der Gasproduktion integriert. Die führenden Projekte werden derzeit in Uruguay, Chile und Nyhamna durchgeführt.
Im Jahr 2021 bringt Volvo das weltweit erste Fahrzeug auf den Markt, das aus fossilfreiem Stahl, auch grüner Stahl genannt, hergestellt wird. Bei der Herstellung des Metalls wird grüner Wasserstoff verwendet. Volvo ist führend bei den Anstrengungen zur Schaffung einer saubereren und nachhaltigeren Verkehrsindustrie. Das Unternehmen plant, die Produktion zu steigern und bis 2023 kommerziell verfügbare Fahrzeuge auf den Markt zu bringen.
Air Products und ACWA Power in Saudi-Arabien entwickeln die weltweit größte umweltfreundliche H-Anlage. Die Kapazität der Anlage wird bis 2025 bei 650 Tonnen pro Tag liegen.
Nach Jahren der Debatte und des Zögerns verpflichten sich die großen Ölfirmen, in grünen Wasserstoff zu investieren, um eine kohlenstoffarme Zukunft für unseren Planeten zu schaffen. Nach Angaben des Business Standard übernahm BP plc im Juni 2022 mit einer Investition von 36 Milliarden Dollar in Australien die Führung. Diese Zusammenarbeit könnte die Produktion von grünem Wasserstoff ankurbeln und pro Jahr 1,6 Millionen Tonnen grünen Wasserstoff erzeugen.
Der Wasserstoffmarkt entwickelt sich rasch und die Industrie versucht, wichtige Bedingungen für Abnahmeverträge, die so genannten H-Kaufverträge (HPA), zu definieren. Das kommerzielle Herzstück eines jeden Wasserstoffprojekts ist der HPA. Der Vertrag ist von entscheidender Bedeutung für die frühzeitige Beschaffung von Finanzmitteln und ist der Schlüssel für die langfristige Bankfähigkeit.
Im Rahmen der HPA stellt der Betreiber der Wasserstofferzeugungsanlage alle Rohstoffe (wie Wasser und Energie) zur Verfügung. Anschließend erzeugt er Wasserstoff, der im Rahmen eines Vertrags an den Kunden geliefert wird. Damit unterscheidet sich diese Konstellation von einem Mautvertrag. Bei einem solchen Vertrag müsste der Kunde Strom und Wasser für die Elektrolyseanlage kaufen. Er würde diese Rohstoffe bereitstellen und den Eigentümer des Elektrolyseurs für die Erzeugung von grünem H2 bezahlen.
Die politischen Diskussionen über grünen Wasserstoff nehmen immer mehr zu, entscheidend für seine Erzeugung sind aber vor allem vier Hauptstandards:
Grüner Wasserstoff als Kraftstoff ist in Ländern wie Russland, China, Frankreich und den Vereinigten Staaten bereits teilweise Realität. Aber auch andere Länder wie Japan arbeiten aktiv daran, in den kommenden zwei Jahrzehnten eine vollständige Öko-Wasserstoff-Wirtschaft aufzubauen. Die vielen Vorteile von grünem Wasserstoff machen ihn zu einem lohnenden Weg für Industrien und Unternehmen auf der ganzen Welt.
Glücklicherweise sind die wenigen Nachteile von grünem Wasserstoff zu vernachlässigen, wenn man die positiven Auswirkungen bedenkt, die das Element und seine Gewinnung haben können. Grüner Wasserstoff stellt für den Energiesektor eine revolutionäre Veränderung dar. Bei seiner Gewinnung aus Wassermolekülen mit Hilfe von Elektrizität entstehen keine schädlichen Nebenprodukte. Grüner Wasserstoff ist deutlich besser für unsere Umwelt als das gemeinhin als Erdgas bekannte Methan. Da es sich um eine nachhaltig erzeugte und erneuerbare Energiequelle handelt, ist es eine kluge - und saubere - Entscheidung, für unseren künftigen globalen Kraftstoffbedarf auf Grünen Wasserstoff zu setzen.
