Erzeugung von Wasserstoff

Wasserstoff ist wie Strom eine Sekundärenergie und muss erzeugt werden. Dafür braucht man Rohstoffe wie Wasser, Erdgas oder Biomasse und Energie, die zugeführt werden. Je nach Erzeugungsart trägt Wasserstoff unterschiedliche Namen:

 

Grüner Wasserstoff

Wasserstoff, der unter Verwendung von erneuerbarem Strom aus Wasser oder aus Biogas/Biomethan hergestellt wird, nennt man grünen bzw. erneuerbaren Wasserstoff. Durch Elektrolyse wird der überschüssige Ökostrom genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Das Verfahren wird als Power-to-Gas – Strom zu Gas – bezeichnet. Die Technologie löst eine der großen Aufgaben der Energiewende: Wie kann überschüssiger Ökostrom in großen Mengen gespeichert werden? Der CO2-freie Wasserstoff kann in die bestehende Gas-Infrastruktur eingespeist, gespeichert und zu den Verbrauchern in ganz Deutschland transportiert werden. Wasserstoff wird so zum Energiespeicher für erneuerbaren Strom.

Grauer Wasserstoff

Wird Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, bezeichnet man ihn als grauen Wasserstoff. Mithilfe von Wasserdampf wird der im Erdgas enthaltene Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt. Bei dieser sogenannten Dampfreformierung handelt es sich um das aktuell wirtschaftlichste und am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff. Dieser wird überwiegend in der Industrie genutzt. Durch die Verwendung von Biomasse kann die Klimabilanz verbessert werden, da nur die Menge an CO2 freigesetzt wird, die die Energiepflanzen zuvor aus der Atmosphäre aufgenommen haben.

Blauer Wasserstoff

Die Klimabilanz von grauem Wasserstoff kann durch das sogenannte Carbon Capture and Storage (CCS) weiter verbessert werden. Das bei der Dampfreformierung entstehende CO2 gelangt nicht in die Atmosphäre, sondern wird in geologische Formationen unter der Erde verbracht. Hierfür bieten sich z.B. ehemalige Gas- und Erdöllagerstätten an. Norwegen hat bereits seit Jahrzehnten Erfahrung mit der CCS-Speicherung. Blauer Wasserstoff wird auch als dekarbonisierter Wasserstoff bezeichnet.

Türkiser Wasserstoff

Auch dieser Wasserstoff wird aus Erdgas gewonnen, jedoch mit einem anderen Verfahren, der Methan-Pyrolyse. Dabei entstehen bei hohen Temperaturen gasförmiger Wasserstoff und fester Kohlenstoff. Das CO2 gelangt somit nicht in die Atmosphäre, sondern wird dauerhaft gebunden. Der feste Kohlenstoff wird als Industrierohstoff z.B. in der Stahlproduktion, für die Reifenherstellung, als Pigment für Farben, Lacke und Toner oder als Elektrodenmaterial verwendet. Türkiser Wasserstoff wird ebenfalls als dekarbonisierter Wasserstoff bezeichnet.

Klimaneutrale Gase im Netz

Damit die Energiewende gelingt, müssen die schwankenden erneuerbaren Energie speicherbar werden. Und genau das kann Wasserstoff. Das Gas ist das perfekte Speichermedium für die erneuerbaren Energien. Durch die Einspeisung von Wasserstoff in das 547.000 km lange Gasnetz und die Speicherung in den 47 Gasspeichern in Deutschland, gelangt so Ökostrom als erneuerbares Gas zu den Verbrauchern und kann zum Heizen, zur Stromherstellung und als Kraftstoff im Auto verwendet werden.


Deutschland ist ein Gas-Transitland und an europäische Regeln zur Gasqualität gebunden. Das Beimischungspotenzial von Wasserstoff in das Gasnetz hat bei steigendem Verbrauch somit Grenzen. Derzeit liegt die Beimischungsgrenze bei 10 Prozent. Sinnvoll und wahrscheinlich ist es, dass die Beimischung bis zu einem bestimmten Prozentsatz erfolgt und sich ein zusätzliches reines Wasserstoff-Netz entwickelt. Dafür sollen bestehende Erdgasleitungen auf Wasserstoff umgestellt werden. Gerade bei einer Zunahme von H2-Autos und bei einem flächendeckenden Einsatz von Brennstoffzellen zur Strom- und Wärmeversorgung sowie der industriellen Verwendung von Wasserstoff muss eine entsprechende H2-Infrastruktur aufgebaut werden. Dafür sollen potenzielle Regionen zur Wasserstofferzeugung mit den großen Verbrauchern verbunden werden. Dieses H2-Netzes kann zur sinnvollen Verknüpfung und gleichmäßigen Auslastung von Strom- und Gas-Netz beitragen.


Vorteile von Wasserstoff

Warum eigentlich Wasserstoff? Der Energieträger bietet – auch im Vergleich zu einigen erneuerbaren Energien – viele Vorteile.

Power-to-Gas zur Speicherung von Ökostrom

Power-to-Gas

Wind- und Sonnenenergie sind aber nicht auf Knopfdruck zu haben und lassen sich nicht in größerem Umfang speichern. Mit der Power-to-Gas-Technologie kann überschüssiger Ökostrom zu Wasserstoff werden.