Herstellung und Farben von Wasserstoff
Grüner Wasserstoff soll unsere Energieversorgung klimafreundlich und unabhängig von fossilen Energieimporten machen. Wasserstoff kann als Kraftstoff für Autos, als Rohstoff für die Industrie oder als Brennstoff in Heizungen dienen. Der vielseitige Energieträger wird Experten zufolge eine Schlüsselfunktion in der Energiewende einnehmen. Grüner Wasserstoff wird beispielsweise in Power-to-Gas-Anlagen CO2-neutral aus erneuerbaren Energien gewonnen. Experten entwickeln Technologien zur Herstellung von grünem Wasserstoff kontinuierlich weiter. Die Vorteile von Wasserstoff sind: Er ist speicherbar, lässt sich transportieren und ist als grüner Wasserstoff eine saubere Energiequelle.
Grünen Wasserstoff herstellen
Grüner Wasserstoff wird in der Regel durch Elektrolyse von Wasser erzeugt. Der dafür genutzte Strom stammt aus erneuerbaren Energiequellen, sodass kein CO2 freigesetzt wird. Bei der Elektrolyse wird Wasser durch Elektrizität in seine Bestandsteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Dies geschieht in einem Elektrolyseur. Es gibt verschiedene Elektrolyseverfahren zur Herstellung von Wasserstoff. Sie beruhen jedoch alle auf dem gleichen Grundprinzip: In einem Wasserbehälter mit einem Elektrolyt und zwei Elektroden, einer Kathode (negativer Pol) und einer Anode (positiver Pol), wird durch Anlegen einer Spannung an den Elektroden eine chemische Reaktion ausgelöst. Die Teilchen des Wassers wandern zu den Elektroden, die positiven zur negativen Kathode, die negativen zur Anode. Übrig bleiben Wasserstoff und Sauerstoff.
Eine Alternative zur Elektrolyse ist die Herstellung von grünem Wasserstoff aus Biogas. Durch Vergärung oder Vergasung von Biomasse entsteht Biogas. In einem Dampfreformer kann daraus ebenfalls grüner Wasserstoff erzeugt werden.
Jetzt wird's bunt
Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff. Zudem entscheiden die eingesetzten Energiequellen und Beiprodukte, wie klimafreundlich die Wasserstoffproduktion ist. Daher teilt man Wasserstoff in Farben ein. Die Farbe lässt Rückschlüsse auf die Klimabilanz zu. Nur grüner Wasserstoff ist absolut klimaneutral.
Grüner Wasserstoff wird aus der Elektrolyse von Wasser unter Verwendung erneuerbarer Energien erzeugt und ist zu 100% klimaneutral. Zudem kann grüner Wasserstoff durch Vergasung und Vergärung von Biomasse und anschließende Dampfreformierung des Biogases erzeugt werden.
Türkiser Wasserstoff entsteht bei der thermischen Aufspaltung von Methan (Pyrolyse) in Wasserstoff und festen Kohlenstoff. Türkiser Wasserstoff ist CO2-neutral, wenn die Energie für die Aufspaltung aus erneuerbaren Energien stammt und der Kohlenstoff dauerhaft gebunden wird.
Von blauem Wasserstoff wird gesprochen, wenn das bei der Spaltung von Methan entstehende Beiprodukt CO2 nicht ausgestoßen, sondern gespeichert wird. Die Speicherung per CCS-Technologie (Carbon Capture and Storage) sorgt dafür, dass blauer Wasserstoff bilanziell klimaneutral ist.
Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, unter Verwendung fossiler Energien. Das entstehende CO2 entweicht in die Atmosphäre. Grauer Wasserstoff ist damit zu 100% klimaschädlich.
Von rotem Wasserstoff wird gesprochen, wenn die Produktion mit Atomstrom erfolgt.
Weißer Wasserstoff bedeutet, dass es sich um natürliche Vorkommen handelt. Die sind selten, in einigen Regionen lässt sich weißer Wasserstoff mittels Fracking fördern.
Anwendung von grünem Wasserstoff
Die Anwendungen von Wasserstoff sind vielseitig. In der Industrie kommt Wasserstoff schon lange zum Beispiel zur Herstellung von Düngemitteln zum Einsatz. In der Energiewende ist Wasserstoff aber vor allem als Ersatz für Erdgas, Öl und Kohle interessant, weil er flexibel einsetzbar ist und leicht zu transportieren. Mit Wasserstoff lässt sich Strom als chemische Energie speichern.
Grüner Wasserstoff kann in der Stahlproduktion Kohle oder Erdgas ersetzen. Gaskraftwerke können künftig mit grünen Gasen wie Wasserstoff betrieben werden und so unsere Stromproduktion in Zeiten sicherstellen, in denen kein Wind weht und keine Sonne scheint.
Grüner Wasserstoff kann aber auch vielseitig im Verkehrssektor eingesetzt werden, entweder direkt in Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb, zum Beispiel in Wasserstoffzügen, oder zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen für Flugzeuge, Schiffe und Lkw – überall dort, wo eine Elektrifizierung nicht möglich ist.
Wasserstoff ist also ein Allround-Talent, das in vielen Bereichen fossile Brennstoffe ersetzen kann. Die Bundesregierung fördert deshalb den Einsatz von Wasserstoff und die Erprobung dieses alternativen Energieträgers.
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