Ein umfassender Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur ist insbesondere bei der H2-Erzeugung und H2-Verteilung notwendig. Aber auch bei der H2-Anwendung ist ein weiterer Infrastrukturausbau erforderlich, um die Sektorenkopplung entscheidend voranzubringen.
Für eine nachhaltige Energieversorgung auf Grundlage von erneuerbaren Energien spielt der Energieträger Wasserstoff und eine vernetzte Wasserstoffinfrastruktur eine entscheidende Rolle. Dank der Vielseitigkeit von Wasserstoff können fossile Energieträger in den Sektoren Verkehr, Wärme und Strom substituiert werden (siehe auch: Frage des Monats Mai 2017, Wie dient Wasserstoff der Sektorkopplung?).
Wasserstoffinfrastruktur zur Produktion
Wasserstoff kann über vier wesentliche Pfade erzeugt werden (siehe Grafik). Besonders bekannt ist die Herstellung von Wasserstoff durch den Einsatz von Strom in Elektrolyseanlagen. Darüber hinaus fällt Wasserstoff oft als Nebenprodukt (z.B. der Chlor-Alkali-Elektrolyse) in der chemischen Industrie an. Weitere Varianten zur Erzeugung sind die thermische Vergasung von Biomasse und Müll, sowie die Dampfreformierung.
Wasserstoffinfrastruktur zur Verteilung
Die Verteilung erfolgt in der Regel über Trailer oder Pipelines. Trailer transportieren gasförmigen Wasserstoff bei 200-500 bar oder flüssigen Wasserstoff bei -253°C. Bei großen Mengen bieten sich Pipelines oder Gasnetze für Wasserstoff an. In Europa existieren schon heute insgesamt 1.600 km Wasserstoffleitungsnetze.
Anwendungen von Wasserstoff
Wasserstoff kann in zahlreichen Anwendungen wie im ÖPNV, im Schwerlastverkehr und im PKW-Verkehr als Treibstoff in Brennstoffzellen genutzt werden. Auch in Schienenfahrzeugen und im Schiffsverkehr stellen Brennstoffzellen eine umweltfreundliche Alternative zu den bisher genutzten Verbrennungsmotoren dar. Durch den Einsatz von stationären KWK-Brennstoffzellensystemen für Gebäude oder ganze Quartiere können im Stromsektor und im Wärmesektor Emissionen gesenkt werden. Der Wärme- und Industriesektor kann zudem durch den Bezug von synthetischem Methan („grünem Gas“) und weiteren Power-to-X-Produkten versorgt werden.
Wasserstoffinfrastruktur zur Speicherung
Wasserstoff kann auf vielfältige Weise und an sehr verschiedenen Orten gespeichert werden. Das gilt sowohl für die H2-Produktion, für die H2-Verteilung und die H2-Anwendung. Die Speicherung ist aufgrund der natürlichen Schwankungen der erneuerbaren Energien eine der zentralen Fragen der Energiewende. Insbesondere Lösungen zur langfristigen Speicherung sind gefragt – hier kommt Wasserstoff als Speichermedium ins Spiel. Für große Mengen bieten sich großskalige, natürliche Gasspeicher wie Kavernen an, die auch heute schon für Erdgas genutzt werden. Idealerweise kann Wasserstoff in den Gasnetzen selbst gespeichert werden. Eine Einspeisung in das vorhandene Erdgasnetz ist aktuell bis zu einem Volumenanteil von 5 % erlaubt. Nach einer Untersuchung des DVGW sind Zumischungen bis ca. 10 % machbar. Der Wasserstoff kann aber auch unmittelbar vor der Nutzung beim Endkunden gespeichert werden.
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