Wasserstoff: Energieträger mit Zukunft

Wasserstoff ist ein Gas und gilt als ein Energieträger der Zukunft. Das Element ist in nahezu unbegrenzter Menge vorhanden, jedoch fast ausschließlich in chemischen Verbindungen. Es kann jedoch aus diesen Verbindungen gelöst oder klimafreundlich mithilfe regenerativ erzeugten Stroms wie Windenergie produziert werden. Wasserstoff eignet sich für Anwendungen in der Industrie, in der Wärme- und Stromerzeugung oder in der Mobilität. Außerdem macht Wasserstoff es möglich, regenerativ erzeugte Energie in bedeutenden Mengen zu speichern.

Wie werden blauer und grüner Wasserstoff erzeugt?

  • Für Produktion von Wasserstoff existieren mehrere Verfahren. Grüner Wasserstoff entsteht durch die Elektrolyse von Wasser unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Quellen: Wind oder Photovoltaik.
  • Im Elektrolyseur wird Wasser (H2O) durch Anlegen einer elektrischen Spannung in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) aufgespalten. Dabei bilden die Protonen an der Kathode (Minuspol) Wasserstoffmolekülre, die aufsteigen und aufgefangen werden sollen.
  • Sogenannter blauer Wasserstoff wird aus Erdgas (CH4) gewonnen. Hierfür kommen mehrere Verfahren infrage, zum Beispiele die Pyrolyse oder die Dampfreformierung.
  • Bei der Dampfreformierung wird mithilfe von Wasserdampf der im Erdgas enthaltene Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt und so reiner Wasserstoff gewonnen. Das bei der Dampfreformierung anfallende Kohlenstoffmonoxid wird zu Kohlendioxid (CO2) überführt.
  • Bei der Methanpyrolyse wird Erdgas in einem Hochtemperaturreaktor in seine Bestandteile Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H2) zerlegt.
  • Kohlenstoffdioxid bzw. Kohlenstoff können in tiefliegenden geologischen Strukturen eingelagert oder zum Beispiel in industriellen Prozessen genutzt werden. Dadurch wird eine Freisetzung in der Atmosphäre vermieden.
  • Der Wasserstoff kann direkt oder über das vorhandene Gasnetz zu den Anwendern transportiert und dort verbraucht werden, zum Beispiel in Brennstoffzellen-Heizungen, in Fahrzeuge oder in der Industrie.

Vielfältige Anwendungen für Wasserstoff

Wasserstoff kann vielfältig angewendet werden, zum Beispiel in Brennstoffzellen oder in speziellen Kraftwerken. Dort läuft der Elektrolyseprozess in umgekehrter Richtung ab. Dabei entstehen Strom, Wärme und als Nebenprodukt Wasser. Brennstoffzellen sind sowohl für stationäre als auch für mobile Anwendungen verfügbar. Bereits in zahlreichen Gebäuden sorgen Brennstoffzellen hocheffizient für Strom und Wärme. Dabei wird der Wasserstoff in den Geräten bisher aus Erdgas gewonnen, das über die Gasleitung ins Haus kommt. Derzeit werden Geräte entwickelt, die ausschließlich mit Wasserstoff betrieben werden.


Wasserstoff kann zudem in das Gasnetz eingespeist werden, denn wie Erdgas kann auch Wasserstoff unter hohem Druck zusammengepresst gespeichert werden. Das Gasnetz bietet somit eine sehr gute Speichermöglichkeit für Wasserstoff und für Erneuerbare Energien. Und die Einspeisung in das Gasnetz ist nicht neu: Bis in die 90er-Jahre des 20. Jahrhunderts hinein wurde in Deutschland Stadtgas produziert und im Gasnetz transportiert. Stadtgas bestand zu ca. 50 Prozent aus Wasserstoff. Heute ist es allerdings nicht unbegrenzt möglich, reinen Wasserstoff einzuspeisen, da es u.a. durch die Veränderung der brenntechnischen Eigenschaften zu Anpassungsbedarf bei einigen angeschlossenen Anwendungen führen kann. Ein Wasserstoffanteil von bis zu 10 Volumenprozent ist derzeit möglich. Für eine uneingeschränkte Einspeisung ist eine Methanisierung des Wasserstoffs notwendig. Alternativ gibt es reine Wasserstoffnetze, zum Beispiel im Ruhrgebiet sowie im mitteldeutschen Chemiestandort bei Leuna für industrielle Anwendungen.

Zahlen und Fakten zu Wasserstoff

  • Wasserstoff – das häufigste Element in unserem Universum – ist als chemisches Element in gebundener Form in nahezu allen organischen Verbindungen vorhanden.
  • Weltweit werden im Jahr über 600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff verbraucht, 99 % davon in der Industrie, zum Beispiel zur Ammoniakproduktion oder zur Stahlherstellung.
  • Wasserstoff ist 14-mal leichter als Luft, weder giftig noch ätzend oder radioaktiv, entzündet sich nicht selbst und verbrennt mit farbloser Flamme rücktandsfrei.
  • Wasserstoff kann als effizienter Langzeitspeicher für erneuerbare Energien dienen.

 

Alle Informationen zu Wasserstoff stehen Ihnen auch in unserem Faktenblatt Wasserstoff zu Verfügung.
 

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