Die Farben von Wasserstoff sind nicht rechtsverbindlich und haben streng genommen keine Bedeutung. Die in der öffentlichen Diskussion gehandhabten Farben sind daher eigentlich nur Umgangssprache.
Das Element Wasserstoff an sich ist farblos, sowohl in der gasförmigen- als auch in der flüssigen Phase. Seit einigen Jahren kursieren jedoch verschiedene Bezeichnungen für Wasserstoff, bei denen dem Wasserstoff eine Farbe zugeordnet wird. Diese Kennzeichnung bezieht sich auf die Erzeugung des Wasserstoffs und die damit verbundenen direkten und indirekten CO2-Emissionen. Keine dieser Farben stellt allerdings Normgerechte oder rechtlich verbindliche Bezeichnungen dar. Dieses Jahr hat sich allerdings etwas getan (siehe Frage vom 16. April 2024). EMCEL erklärt die verschiedenen Farben des Wasserstoffs sowie die Vor– und Nachteile (Aktualisierung der Frage des Monats vom 16. März 2020).
Wasserstoff aus Biomasse und Erneuerbarem Strom – erste rechtlich verbindliche Beschreibung in der EU
Wasserstoff aus Biomasse und Wasserstoff aus Erneuerbarem Strom – in der obigen Grafik oben links – wurden jetzt definiert und sind derzeit die einzigen Herstellungsverfahren, die rechtlich verbindlich beschrieben sind.
Bei der Erzeugung von Wasserstoff aus regenerativen Energieträgern wird typischerweise das Verfahren der Wasserelektrolyse genutzt. Dabei wird Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten (siehe Frage des Monats Februar 2018, Woher kommt grüner Wasserstoff?). Andere Verfahren wären hier aber auch denkbar. (Elektrolyse-Wasserstoff, der nicht mit erneuerbarem Strom hergestellt wird (also z.B. mit Strom aus Strommix oder Kernenergie), fällt nicht in diese Kategorie).
Weitere Möglichkeiten zur Erzeugung von grünem Wasserstoff sind die Vergasung und Vergärung von Biomasse sowie die Reformierung von Biogas. Diese Verfahren können sogar CO2-negativ sein. Das heißt bei diesen Verfahren kann der Atmosphäre auch Kohlenstoff entzogen werden.
Vorteil: CO2-neutrale oder CO2-negative Erzeugung
Nachteil: Großskalige Produktionsanlagen befinden sich noch in der Aufbauphase. Kostenpotentiale können noch gehoben werden.
Wasserstoff aus Erdgas
Wasserstoff, der aus Erdgas reformiert wird (in der Grafik oben rechts) ist bezüglich seiner Klimaauswirkungen nicht näher definiert. Gängigstes Verfahren in Deutschland ist die Dampfreformierung, bei der Erdgas unter Einfluss von Wasserdampf und Wärme in Wasserstoff und CO2 umgewandelt wird.
Auch die Elektrolyse mit dem aktuellen deutschen Strommix wird aufgrund hoher CO2-Emissionen als grau bezeichnet und ist ebenfalls rechtlich nicht definiert.
Vorteil: Günstige großtechnische Produktion, etablierte Technologie
Nachteil: CO2-Emissionen, weitere Abhängigkeit von fossilen Energieträgern
Wasserstoff und CO2 Speicherung
Wasserstoff aus fossilen Quellen (typischerweise aus Erdgas), bei dem das anfallende Kohlendioxid abgetrennt wird, kann potenziell klimafreundlich sein. Die Voraussetzungen für eine Klimaneutralität sind derzeit aber ebenfalls noch nicht verbindlich beschrieben. Dieser Wasserstoff wird gerne als blau bezeichnet. Der Unterschied der Farbkennzeichnung liegt darin, dass das frei gewordene CO2 unterirdisch mit Hilfe der CCS-Technik (Carbon Capture and Storage) gespeichert oder in der Industrie weiterverarbeitet (Carbon Capture and Useage) wird. Dadurch kann der Wasserstoff bilanziell als CO2-neutral betrachtet werden. Eine idealerweise weltweit einheitliche Festlegung steht noch aus.
Vorteil: Bilanziell CO2-neutral
Nachteil: CO2-Speicherung ist limitiert
Wasserstoff und fester Kohlenstoff
Die Wasserstoffherstellung aus fossilen Quellen (im obigen Beispiel aus Erdgas erzeugt), bei der anfallender Kohlenstoff in fester Form abgetrennt wird, wird auch mit der Farbe Türkis bezeichnet.
Er wird z.B. durch die Methanpyrolyse hergestellt, bei dem Methan in einem thermochemischen Verfahren in festen Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt wird. Sofern die Wärmeversorgung der Hochtemperaturreaktoren aus regenerativen Energieträgern bereitgestellt wird, kann es sich bilanziell um ein klimaneutrales Verfahren handeln. Auch hier steht eine rechtliche Definition noch aus.
Vorteil: Fester Kohlenstoff kann in der Industrie weiterverwendet werden
Nachteil: Noch in der Entwicklungsphase
Wasserstoff aus chemischen Prozessen
In der chemischen Industrie fallen z.B. bei der Chloralkali-Elektrolyse, neben den Zielprodukten Chlor und Natronlauge, auch große Mengen an Wasserstoff an. Umgangssprachlich wird er auch als Abfall-Produkt bezeichnet. In der jetzigen Anlaufphase der Wasserstoff-Nutzung kann das Nebenprodukt-Wasserstoff besonders im regionalen Umfeld den wirtschaftlichen Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft befördern. Dieser Wasserstoff wird offiziell keiner Farbe zugeordnet.
Vorteil: Wasserstoff entsteht als Nebenprodukt und ist sehr kostengünstig
Nachteil: Üblicherweise kommt die eingesetzte Energie aus fossilen Quellen und emittiert CO2
Fazit zu den Farben von Wasserstoff
In der Einstiegs- und Übergangsphase sollten diverse vorhandene Wasserstoffpotenziale und verschiedene Farben von Wasserstoff genutzt werden, um dem Ziel einer nationalen Wasserstoffinfrastruktur näher zu kommen. Dabei sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die genutzten Erzeugungsverfahren möglichst wenig zusätzliches CO2 ausstoßen und langfristige Abhängigkeiten vermieden werden. Langfristig muss Wasserstoff – im Einklang mit dem voranschreitenden Ausbau regenerativer Erzeugungskapazitäten – 100 % grün und klimaneutral werden.
Wir beraten Sie gerne ausführlich zum Thema „Farben von Wasserstoff“:
Für weitere Fragen des Monats und Rückmeldungen stehen wir gerne zur Verfügung:
Greenpeace beleuchtet in der Veröffentlichung „Blauer Wasserstoff – Lösung oder Problem der Energiewende?“ den Einsatz von blauem Wasserstoff.