Grüner Wasserstoff: die Alternative zum Erreichen der Klimaschutzziele?

Der mithilfe von erneuerbaren Energien erzeugte Wasserstoff, entstehend durch die Elektrolyse von Wasser, gilt als großer Hoffnungsträger zum Erreichen der Klimaschutzziele. Es geht um die Erzeugung synthetischer Kraftstoffe mithilfe des Wasserstoffs, so genannte E-Fuels, die herkömmliche Benzin- oder Dieselkraftstoffe ersetzen können. Der Ersatz aus Ökoenergie scheint wirklich eine Lösung für viele momentan aktuelle Probleme darzustellen, zumindest auf den ersten Blick.

Viele Anwendungsgebiete für den Grünen Wasserstoff

Der Grüne Wasserstoff soll vor allem dabei helfen, die Erzeuger der Treibhausgase in Zukunft meiden zu helfen und die Energiewirtschaft insgesamt klimafreundlicher zu gestalten. Dabei spielt der Industriestandort Deutschland eine wesentliche Rolle, schließlich gilt das Land als einer der Vorreiter im Bereich ökologischer hergestellter Wasserstoff. Dieser lässt sich auf vielseitige Weise verwenden. Hier sind nur einige Beispiele der möglichen Einsatzgebiete:

– als alternativer Brennstoff zum Anfeuern von Öfen im Bereich der Industrie
– als Ersatz für die fossile Rohstoffbasis im Bereich der Chemieindustrie, beispielsweise zusammen mit CO2 als Baustein
– die Umwandlung von Grünem Wasserstoff in Strom und Wärme, beispielsweise mithilfe von Brennstoffzellen
– mithilfe der Stromerzeugung durch grünen Wasserstoff Schwankungen in den Stromnetzen ausgleichen und Bedarfsspitzen abdecken
– der Antrieb von Fahrzeugen unterschiedlicher Art mithilfe von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen
– die Umwandlung von Wasserstoff in andere Kraftstoffe für den Antrieb von Wasser- und Straßenfahrzeugen

Warum sollte es Grüner Wasserstoff sein?

Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser mithilfe von elektrischer Energie hergestellt. Wichtig dabei ist es allerdings, auf welche Art und Weise diese elektrische Energie erzeugt wird. Nur mithilfe der Erzeugung von elektrischem Strom durch erneuerbare Energien kann Grüner Wasserstoff hergestellt werden und so fossile Energieträger auf umweltfreundliche Art und Weise ersetzen. Sinnvoll ist beispielsweise die Nutzung der Energieüberschüsse, die bei der Stromerzeugung mithilfe von Wind- und Solarkraftwerken entstehen. Die Leistungsspitzen können so auf sinnvolle Art und Weise genutzt werden, beispielsweise zur Überbrückung von Bedarfsspitzen oder zur Nutzung für andere Zwecke.

Ohne fossile Rohstoffe herstellbar

Der Grüne Wasserstoff ist ohne den Einsatz fossiler Rohstoffe herstellbar, und das als einzige Art verschiedener Wasserstoffarten, darunter Grauer, Blauer oder Türkiser Wasserstoff, für die zum Beispiel Erdgas zur Herstellung benötigt wird. Das Erdgas zur Herstellung der anderen Wasserstoffarten muss gefördert werden, wobei wiederum erhebliche Emissionen entstehen, die klimaschädlich sind. So können beispielsweise nicht unerhebliche Mengen an Methan in die Umwelt entweichen, das sogar noch klimaschädlicher als CO2 gilt. Bei den weniger umweltfreundlichen Wasserstoffarten wie zum Beispiel Grauen Wasserstoff fällt während der Spaltung und Entstehung des Wasserstoffs etwa zehnmal soviel CO2 als Abfallprodukt an. Die Speicherung dieser Abfallprodukte ist zwar möglich, birgt allerdings gewisse Risiken und verursacht unnötige Kosten.

Grüner Wasserstoff für den Einsatz in der Industrie

Der Grüne Wasserstoff lässt sich sehr gut in der Industrie einsetzen, beispielsweise zum Aufheizen von Brennöfen im Bereich der Glas-, Stahl- oder Zementindustrie. Außerdem lässt er sich sehr gut einsetzen, um aus Abgasen andere Stoffe zu produzieren, beispielsweise Dünger. Wasserstoff ist allerdings auch ein wichtiger Rohstoff zur Herstellung verschiedener anderer Energieträger, die im Bereich der Chemieindustrie oder zum Antrieb von Fahrzeugen eingesetzt werden können. Es handelt sich um das so genannte Power-to-X-Verfahren, mit dessen Hilfe aus elektrischer Energie und Wasser sich die verschiedensten Grundstoffe als synthetische Energieträger herstellen lassen.

Synthetische Kraftstoffe als umweltfreundliche Alternativen

Die eben genannten Energieträger in Form synthetischer Kraftstoffe, oft auch als E-Fuels bezeichnet, lassen sich als Alternativen zu Benzin- oder Dieselkraftstoffen einsetzen. Mithilfe von Wasser und umweltfreundlich hergestelltem Strom entsteht Wasserstoff, unter Zugabe weiterer chemischer Stoffe kann aus diesem synthetischer Kraftstoff entstehen. Das Problem dabei: Diese Technologie existiert bisher zum größten Teil nur auf dem Papier. Allerdings sind die ersten kleineren Produktionsanlagen schon geplant, um Alternativen für fossile Energieträger bereitzustellen. Die alternativen Kraftstoffe sollen helfen, einen zumindest geringen Anteil der Treibhausemissionen zu verhindern. Allerdings sollte nicht vergessen werden, dass die auf Wasserstoff basierenden Kraftstoffe relativ teuer in der Herstellung und somit die herkömmlichen Kraftstoffe nur begrenzt ersetzen können.

Effizienz und Kosten der Herstellung von Grünem Wasserstoff

Bisher sind es rund 60 Prozent der Energie zur Durchführung der Elektrolyse, die später auch in Form von Wasserstoff gewonnen werden können. Die Chancen sind allerdings recht hoch, diese Effizienz noch wesentlich zu erhöhen und dadurch die Herstellung synthetischer Kraftstoffe weiter zu verbessern. So lässt sich beispielsweise die bei der Elektrolyse anfallende Wärme anderweitig einsetzen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Ein Problem sind die Kosten, die bei der Herstellung von Grünem Wasserstoff entstehen. Die Entwicklung der Kosten hängt unter anderem davon ab, wie weit die Effizienz der Wasserelektrolyse in naher Zukunft weiter voranschreitet und die günstig sich der dafür eingesetzte elektrische Strom herstellen lässt. Dabei spielt auch der Standort eine wichtige Rolle. Der Grüne Wasserstoff lässt sich dort am günstigsten herstellen, wo genügend erneuerbare Energien zur Verfügung stehen, die für die Wasserelektrolyse benötigt werden. Ein großes Potenzial bieten zum Beispiel die Gebiete, wo sehr effizient Solarkraftwerke eingesetzt werden können, beispielsweise auf ungenutzten Flächen mit viel Sonneneinstrahlung.

Der Transport von Grünem Wasserstoff

Je nachdem, wo der Grüne Wasserstoff produziert wird, fallen zum Teil sehr hohe Transportkosten an. Der Wasserstoff lässt sich nur unter hohem Druck speichern und transportieren, was wiederum kompliziert und teuer ist. Eine Alternative besteht darin, den Wasserstoff vorübergehend an flüssige organische Wasserstoffträger zu binden, um ihn besser und sicherer transportabel zu machen. Schließlich geht es darum, den Grünen Wasserstoff an Orten mit genügend erneuerbaren Energien zu produzieren und ihn möglichst preisgünstig dorthin zu transportieren, wo er benötigt wird. Die Wasserstoffproduktion innerhalb von Deutschland kann zwar helfen, Schwankungen bei der Erzeugung von erneuerbarer elektrische Energie auszugleichen, wesentlich größere Mengen an Wasserstoff lassen sich allerdings besser an anderen Orten der Erde produzieren, beispielsweise in Süd- und Westafrika sowie in Australien, wo hervorragende Bedingungen diesbezüglich herrschen. Hier gibt es genügend ungenutzte Flächen, auf denen sich sehr gut Strom mithilfe der Sonne und der Windenergie erzeugen lässt.

Weitere Themen rund um den Grünen Sauerstoff sowie andere Wasserstoffarten

Die Herstellung und Weiterverarbeitung von Wasserstoff sind weitreichende Themen. Es gibt hier jetzt bereits einen riesigen Markt, so dass sich der Energieträger sehr gut als Alternative für viele fossile Energieträger einsetzen lässt. Allerdings gibt es sowohl bei der Herstellung als auch bei der weiteren Verarbeitung einige Probleme zu bewältigen. Hier sind einige der weiteren, sehr wichtigen Themen:

– Probleme bei der Wasserstoffherstellung, bei der Lagerung und beim Transport
– Power-to-X und die Herstellung von E-Fuels
– der Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoffalternative
– die Sektorenkopplung im Bereich der Energiewirtschaft
– die Auswirkungen der Wasserstoffindustrie auf den Arbeitsmarkt
– die Möglichkeiten für einen Markt in Deutschland und Europa
– die Zukunftsaussichten bei der Herstellung und Verarbeitung von Grünem Wasserstoff

Fazit

Der Grüne Wasserstoff bzw. umweltfreundlich hergestellte Wasserstoff bietet im Bereich der Energiewirtschaft große Chancen. Die gasförmigen Energieträger werden auch in Zukunft eine große Rolle spielen, sei es nun im Bereich der Industrie oder im Verkehr, beispielsweise als alternative Kraftstoffe zu fossilen Energieträgern. Allerdings ist der Grüne Wasserstoff auch kein Allheilmittel. Insbesondere die Effizienz bei der Herstellung, beim Transport und bei der Lagerung des Wasserstoffs stellen die Entwickler zur Zeit noch vor große Herausforderungen. Zukunftsfähig ist der Grüne Wasserstoff allerdings nur dann, wenn er ausschließlich aus erneuerbaren Energien produziert wird und die Produktion mit einer ausreichenden Effizienz erfolgen kann. Die Chancen sind allerdings groß, dass die Kosten bei der Herstellung von Grünem Wasserstoff sich noch stark senken lassen und dadurch der Umstieg nach und nach gelingen wird. Dies wird allerdings wahrscheinlich noch eine ganze Weile dauern, unter anderem wegen der Umstellung der Kanalsysteme auf Wasserstoff und die Entwicklung, den Bau und der Betrieb weiterer Power-to-Gas-Anlagen für den Betrieb mit erneuerbaren Energien. Ohne staatliche Förderung wird dies nicht möglich sein.

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