Grüner Wasserstoff: Energie der Zukunft?
Herstellung, Anwendung & Vorteile
Der Energieträger der Zukunft heißt Wasserstoff – genauer grüner Wasserstoff. Was grüner Wasserstoff ist, welche Vorteile er hat und wie er die Schlüsselrolle in der Energiewende einnehmen kann, lesen Sie in diesem Ratgeber.
Steht grüner Wasserstoff wirklich im Mittelpunkt der Energiewende? Was macht grünen Wasserstoff aus? Welche Vorteile er bietet er und spielt er eine Schlüsselrolle in der Transformation unseres Energieverbrauchs? Entdecken Sie Herstellungsverfahren, Anwendungen und die Herausforderungen auf dem Weg zu nachhaltiger Energie.
Was ist grüner Wasserstoff?
Wasserstoff ist ein farb- und geruchsloser Energieträger. Und doch wird von grünem, blauem oder grauem Wasserstoff gesprochen. Grüner Wasserstoff ist die einzige "Farbe" in der Wasserstoff-Welt, die langfristig zu 100 % klimaneutral ist, da die benötigte Energie aus Wind- oder Sonnenkraft kommt. Deswegen ist das Ziel der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung auch die Produktion von grünem Wasserstoff zu fördern.
Herstellung von grünem Wasserstoff
Grüner Wasserstoff wird über die sogenannte Elektrolyse hergestellt. Bei der Elektrolyse wird der in Wasser gebundene Wasserstoff von Sauerstoff mittels Stroms getrennt. Die eingesetzte Energie für das Verfahren muss dabei aus erneuerbaren Energien stammen. Kommt also die Energie aus Wind- oder Solarenergie, darf von grünem Wasserstoff gesprochen werden. Die Farbe gibt also Aufschluss über das Herstellungsverfahren – nicht über die Farbe des Wasserstoffes selbst.
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4 gute Gründe für grünen Wasserstoff
Auch wenn andere Wasserstoff-Farben eine Übergangslösung sein können, ist das gesetzte Ziel der Wasserstoff-Strategie der Grüne. Und das hat gute Gründe:
- Umweltschonend: Grüner Wasserstoff ist zu 100 % klimaneutral und es fallen keine CO2-Emissionen bei der Herstellung an.
- Speicherung: Mit Hilfe von Wasserstoff kann Strom aus Sonnen- und Windkraft langfristig gespeichert werden.
- Zukunftsträger: Er ist eine nachhaltige Alternative zu Kohle in der Stahlherstellung.
- Vielfältige Anwendung: Mobilität wird klimafreundlich durch die Verwendung von grünem Wasserstoff.
Aktuelle Herausforderungen
Bei der Herstellung gibt es einige Nachteile:
Anwendung von grünem Wasserstoff
Grüner Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft und nimmt in der Energiewende eine Schlüsselrolle ein. Drei große Sektoren sind für den Einsatz besonders geeignet. Werfen wir einen Blick, in welchen Bereiche Wasserstoff besonders zukunftsträchtig wird.
Wasserstoff im Verkehr
Wasserstoffbasierte Antriebstechnologien finden bereits heute eine breite Anwendung in PKWs, Bussen, Lkws in Schiffen oder Flugzeugen. Sie bilden eine nachhaltige Alternative zu fossilen Energieträgern wie Erdöl. Die Vorteile bei der Mobilität mit Wasserstoff sind schnelles Tanken und hohe Reichweiten. Wasserstoff kommt für die Mobilität dann zum Einsatz, wenn eine batteriegebundene elektrische Variante unwirtschaftlich, unmöglich oder mit Nachteilen verbunden ist.
H2 für Strom und Wärme
Im industriellen Maßstab wird Wasserstoff mit dem Reformierungsverfahren aus Erdgas hergestellt. Das geht auch im kleinen Maßstab für das Einfamilienhaus.
Wasserstoff wird für die Brennstoffzellenheizung über einen Reformer hergestellt. Der Reformer wird in das stromerzeugende Heizgerät integriert und speist das Erdgas mit heißem Wasserdampf.
Wie auch in der Industrie wird bei dieser Reaktion das im Erdgas enthaltene Methan in Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff und dann zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff gewandelt. In Deutschland sind 10 % reine Wasserstoff-Beimischung ins Erdgasnetz bereits erlaubt (Stand 2024).
Es gibt außerdem Innovationsprojekte, die eine höhere Wasserstoffbeimischung erproben. Für den Wärmemarkt und auch für private Haushalte müssen aber regionale Programme geschaffen werden. Hier finden Sie eine Projektreview zur Wasserstoffbeimischung vom Fraunhofer-Institut.
Für die Energiewende wird in den nächsten Jahren sehr viel Strom gebraucht. Unter anderem auch um grünen Wasserstoff herzustellen. Die Bundesregierung muss dafür die Wasserstoff-Infrastruktur konstant ausbauen.
Und das lohnt sich! Brennstoffzellen haben eine hohe Energieeffizienz und können vielseitig eingesetzt werden – und das emissionslos. Brennstoffzellen und Gasturbinen ermöglichen es, regelbaren Strom und Wärme zu erzeugen.
Grüner Wasserstoff in der Industrie
Die Relevanz von Wasserstoff ist in der Industrie besonders hoch, denn hier fallen die meisten klimaschädlichen Prozesse und CO2-Emissionen an. Auch ist die Industrie der größte Verbraucher von Wasserstoff; der Großteil leider aus fossilen Energiequellen.
Wasserstoff wird in der Industrie für viele Prozesse eingesetzt: in der Lebensmittelindustrie als Kühlmittel; in der Metallverarbeitung als Reduktionsmittel oder bei der Ammoniakherstellung. Bisher läuft die Herstellung für diesen Wasserstoff noch über fossile Energien, weil sie (noch) günstiger als Strom aus erneuerbaren Energien ist.
Die Attraktivität von Wasserstoff – auch durch die Festschreibung der Wasserstoff-Strategie der Bundesregierung – steigt, auch weil sich die Kosten der fossilen Brennstoffe nicht mehr so attraktiv entwickeln.
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Praxisbeispiele
In der realen Umsetzung zeigt sich die Anwendbarkeit und das Potenzial von grünem Wasserstoff in verschiedenen Branchen. Praxisbeispiele verdeutlichen, wie dieser nachhaltige Energieträger heute bereits konkrete Lösungen bietet. Von innovativen Mobilitätslösungen über industrielle Anwendungen bis hin zur Energieversorgung zeigt sich, wie grüner Wasserstoff aktiv zur Reduzierung von CO2-Emissionen beiträgt.
Saubere Straßen mit grünem Wasserstoff
Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff in der Brennstoffzelle dieser Brennstoffzellen-Kehrmaschine und erzeugt elektrischen Strom. Bei der sogenannten kalten Verbrennung entsteht nur Wasser als Reststoff.
Flurförderzeuge wie Stapler mit Wasserstoff von Rheingas
Anstelle von Batterie oder Dieselmotor: Die Brennstoffzelle läuft mit Wasserstoff und treibt Staplerflotten an.
Speicherung von grünem Wasserstoff
Das Gute bei diesem Energieträger ist, dass es möglich wird Sonnen- und Windenergie langfristig zu speichern. Trotzdem bleiben der Transport und die Speicherung eine Herausforderung, da wiederum Energie dafür eingesetzt werden muss. Zwei vielversprechende Speichermöglichkeiten stellen wie hier vor.
Ammoniak als Wasserstoffträger
Eine der größten Herausforderungen von grünem Wasserstoff ist der benötigte Strom aus erneuerbaren Energien. Deutschland kann den Bedarf an grünem Strom für die Herstellung von Wasserstoff nicht allein decken.
Wasserstoff muss aus sonnen- und windreichen Ländern außerhalb von Europa importiert werden. Und der Transport und die Speicherung von Wasserstoff sind zwei der zentralen Herausforderungen.
Für den Transport kommen verschiedene Trägerstoffe und Transportarten von Wasserstoff in Frage bzw. sind in der Diskussion. Einer dieser Träger kann das Wasserstoff-Derivat Ammoniak (NH3) sein.
Es ist leicht zu verflüssigen, wodurch sich ein geringerer, energetischer Aufwand für den Transport ergibt. Kommt das Ammoniak in Deutschland an, kann es unter Hochtemperaturwärme wieder zu reinem Wasserstoff gewandelt werden.
Flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC)
Flüssige, organische Wasserstoffträger oder kurz LOHC (liquide-organic hydrogen carrier) sind chemische Verbindungen, die Wasserstoff aufnehmen und wieder abgeben können. Wasserstoff wird also als LOHC dicht und sicher gespeichert und transportiert.
Diese Transportform hat Vorteile gegenüber dem verdichteten Wasserstoff. Bei dieser Variante können größer Mengen pro Liter Tank transportiert und die Infrastruktur genutzt werden.
LOHC können per Öltanker oder via Pipeline aus anderen Ländern zu uns nach Europa kommen. Der Wasserstoff für die LOHC wird wie grüner Wasserstoff mittels Elektrolyse gewonnen.
Was heißt das für morgen?
Die große Bedeutung von grünem Wasserstoff für die Energiewende lässt sich nicht bestreiten. Wasserstoff wird der Energieträger der Zukunft sein. Wir von Rheingas setzen bereits heute verschiedene Wasserstoffprojekte mit unseren Kunden um.
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Häufig gestellte Fragen
Der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen ist mit Investitionen verbunden. Auch sind der Transport und die Speicherung von Wasserstoff komplizierter und damit teurer als die anderen Energieträger. Die genauen Kosten für die Wasserstoffherstellung sind derzeit noch nicht absehbar. Doch je günstiger sich erneuerbarer Strom herstellen lässt, desto günstiger wird auch grüner Wasserstoff.
Laut Statista: Im Jahr 2022 wurden etwa 3.838 Millionen Kubikmeter Wasserstoff in Deutschland hergestellt.
