Für eine neutrale CO2-Bilanz von Wasserstoffanwendungen ist eine nachhaltige Wasserstoffproduktion entscheidend. Hier bietet die Elektrolyse mit erneuerbarem Strom das größte Zukunftspotential. Grüner Wasserstoff ersetzt grauen Wasserstoff aus fossilen Energieträgern, welcher heute noch überwiegt.
Heute wird Wasserstoff überwiegend aus Erdgas hergestellt
Derzeit wird Wasserstoff in Deutschland noch zu über 90 % aus fossilen Energieträgern hergestellt. Dieser – mit CO2-Emissionen behaftete – Wasserstoff wird als grauer Wasserstoff bezeichnet. Meist kommt Erdgas als Ausgangsmaterial zum Einsatz1. Zusammen mit Wasserdampf wird das Erdgas in einem Dampfreformer zu Wasserstoff umgewandelt. Der Nachteil hierbei ist neben dem Ausstoß von Treibhausgasen die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen.
Wasserstoff als Nebenprodukt
Eine umweltfreundlichere Alternative ist Wasserstoff, welcher als Nebenprodukt der chemischen Industrie anfällt. Dieser, in diversen Prozessen anfallende Wasserstoff2 geht zum Teil ungenutzt verloren. Er kann aber auch sinnvoll in anderen Energieanwendungen wie dem Verkehr Anwendung finden. Als Nebenprodukt werden ihm die bei der Produktion entstehenden Emissionen nicht bzw. nur teilweise zugerechnet.
Grüner Wasserstoff durch Elektrolyse
Eine nachhaltige Wasserstoffherstellung ist durch die Vergärung bzw. Vergasung von Biomasse denkbar. Diese kann entweder direkt, oder durch den Zwischenschritt des Biogases / Bioethanols und anschließender Reformierung in Wasserstoff umgewandelt werden. Im globalen Maßstab sind diese Verfahren derzeit allerdings noch zu vernachlässigen.
Das größte Zukunftspotential wird in der Elektrolyse von Wasser gesehen. Es existieren heute schon Elektrolyseverfahren, welche im industriellen Maßstab Anwendung finden, andere befinden sich derzeit im Entwicklungsstadium. Bei der Wasserelektrolyse wird Wasser mittels Strom in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Wird der benötigte Strom aus erneuerbaren Quellen bezogen, ist die Erzeugung CO2-neutral. Zunehmende Bedeutung gewinnt die Elektrolyse durch das Potenzial, überschüssigen Strom aus Wind- oder Solarenergie aufnehmen zu können. Dadurch können Stromnetze entlastet und Energie langfristig in Form von Wasserstoff oder Methan gespeichert werden. Zudem entsteht so die Möglichkeit zur Sektorkopplung.
Vor dem Hintergrund der Klimaziele der Bundesregierung, die die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 bis 95 % gegenüber 1990 verringert möchte, ist die Produktion und Nutzung von grünem, CO2-neutralem Wasserstoff ein entscheidendes Kriterium für eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft.
1 Der Anteil von Erdgas an der globalen Wasserstoffproduktion beträgt 68 %.
2 Wasserstoff fällt z.B. bei dem Prozess der Chlor-Alkali-Elektrolyse als Nebenprodukt an.
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