Mit der Veröffentlichung der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung hat das Thema Wasserstoff auch in der gesellschaftlichen Diskussion an Fahrt aufgenommen. In diesem Artikel soll ein Überblick über mögliche Anwendungen von Wasserstoff gegeben werden. Wie können Unternehmen Wasserstoff zu ihrem Vorteil einsetzen und ist es wirklich das Öl der Zukunft?
Arten von Wasserstoff
Wasserstoff lässt sich anhand seiner Herstellung in unterschiedliche Arten unterteilen:
- Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Dazu wird Erdgas unter Hitze in Wasserstoff und Kohlendioxid gespalten. Bei der Herstellung entstehen ca. 10t CO2.
- Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, dessen CO2 Emissionen bei der Entstehung abgeschieden und gespeichert werden. Das erzeugte CO2 gelangt also nicht in die Atmosphäre, es muss jedoch eine Speicher- bzw. Verwendungslösung für das CO2 gefunden werden.
- Türkiser Wasserstoff entsteht durch die thermische Spaltung von Methan. Dabei entsteht fester Kohlenstoff. Werden für die nötige Prozesswärme erneuerbare Energien verwendet und der Kohlenstoff dauerhaft gebunden, gilt der Wasserstoff als CO2-neutral.
- Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse aus Wasser hergestellt. Wird diese mit erneuerbaren Energien durchgeführt, ist der hergestellte Wasserstoff CO2-frei. Aktuell liegt die Effizienz des Elektrolyseverfahrens bei ca. 60 %. Grüner Wasserstoff ist in Westeuropa mit durchschnittlich 15-18 ct/kWh (5-6 €/kg) doppelt so teuer wie Blauer Wasserstoff und etwa dreimal teurer als Grauer Wasserstoff.
Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff
Grüner Wasserstoff spielt aufgrund seiner vielfältigen Anwendungsfälle eine bedeutende Rolle bei der Dekarbonisierung der deutschen und europäischen Wirtschaft. Im Folgenden sind einige Anwendungen beschrieben.
Zum einen kann Wasserstoff als Energiespeicher zum Abfangen von Lastspitzen erneuerbarer Energien genutzt werden. Dazu wird Wasserstoff, wenn ausreichend Strom aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung steht, per Elektrolyse hergestellt. Dieser Wasserstoff wird dann vorübergehend gespeichert und in Phasen, in denen nicht ausreichend Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht, über eine Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt und ins Netz eingespeist.
Darüber hinaus ist er ein Mittel für die Sektorenkopplung. In Bereichen, in denen Strom aus erneuerbaren Energien nicht direkt eingesetzt werden kann, ermöglicht Grüner Wasserstoff als Energieträger die Dekarbonisierung.
Als Energieträger kann Grüner Wasserstoff durch die Umsetzung in Brennstoffzellen Energie für eine emissionsfreie Mobilität liefern. Dabei gilt zu beachten, dass aufgrund des geringen Gesamtwirkungsgrads der Einsatz von Wasserstoff in der Individualmobilität aktuell nicht sinnvoll erscheint. Der Einsatz in LKW, Bussen, Flugzeugen oder auch Zügen kann zukünftig hingegen ökologisch und ökonomisch sinnvoll sein.
Grüner Wasserstoff kann außerdem den CO2-Ausstoß von Produktionsprozessen (z.B. in der Stahl-, Zement- und Glasherstellung) reduzieren, für die nach aktuellem Stand der Technik keine anderen Technologien zur Verfügung stehen.
Wasserstoff ist darüber hinaus als Grundstoff der chemischen Industrie, z.B. zur Herstellung von Ammoniak unabdingbar, die Ersetzung des fossil erzeugten Wasserstoffs eröffnet also auch hier Dekarbonisierungspfade. Für bestimmte Chemikalien können auch prozessbedingte CO2-Emissionen mit grünem Wasserstoff in nutzbare Chemikalien umgewandelt werden.
Ausblick
Die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff provozieren von Zeit zu Zeit den Vergleich, Wasserstoff sei das Öl der Zukunft. Die Vielseitigkeit von Wasserstoff ist in der Tat ein großer Vorteil im Transformationsprozess zu einer klimaneutralen Gesellschaft. Doch Wasserstoff wird in Zukunft nicht wie Öl in der Vergangenheit der dominierende Energieträger sein. Elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen wird immer direkt verwendet werden, wo dies möglich ist. Nur in Fällen, in denen die Dekarbonisierung beschränkt ist, ein gut speicherbarer Energieträger erforderlich ist oder Wasserstoff als Grundstoff dient, wird man die Wirkungsgradverluste in Kauf nehmen.
Weltweit haben Regierungen in den vergangenen Jahren Wasserstoffstrategien vorgestellt und investieren in die Entwicklung von Wasserstofftechnologien zur Erhöhung des Wirkungsgrads und der Reduzierung der Herstellungskosten. So rechnen Experten der Internationalen Erneuerbaren Energie Agentur für das Jahr 2035 weltweit mit wettbewerbsfähigen Preisen für Grünen Wasserstoff. In China kann Grüner Wasserstoff in einigen Provinzen bereits wettbewerbsfähig mit Blauem Wasserstoff hergestellt werden. Für Deutschland wird mit wettbewerbsfähigen Preisen für Grünen Wasserstoff ab ca. 2030 gerechnet.
Weiterführende Informationen finden Sie auch in den hier verlinkten Publikationen:
Wie Unternehmen profitieren können
Als Unternehmen können Sie von der Transformation des Energiesystems profitieren. Um die Potenziale von Wasserstoff in Ihrem Unternehmen zu erkennen, können Sie die einzelne Anwendungsfälle von Wasserstoff für ihr Unternehmen untersuchen. Werden in Ihren Produktionsprozessen viel Energie oder Hitze benötigt, die heute durch fossile Energieträger bereitgestellt werden? Haben Sie eine Notstromversorgung auf fossiler Basis, die durch Brennstoffzellentechnologie ersetzt werden kann? Können Sie Grünen Wasserstoff als Grundstoff für die Herstellung Ihrer Produkte nutzen? Oder können Sie Ihre Kompetenzen bei der Herstellung von Komponenten für die Wasserstoffinfrastruktur, Brennstoffzellen oder weitere komplementäre Produkte gewinnbringend einsetzen?
Gerne unterstützen wir Sie bei der Identifizierung der Einsatzpotenziale von erneuerbaren Energien, wie beispielsweise Grünem Wasserstoff, in Ihrem Unternehmen. Darüber hinaus können wir die Kernkompetenzen Ihres Unternehmens analysieren, um neue Anwendungsfelder für Ihre Kompetenzen zu identifizieren. Dabei legen wir Wert auf die Übertragung von theoretischem Wissen über Technologien und deren Anwendungsgebiete, in die Praxis. So können Wachstumsmärkte für Ihr Unternehmen identifiziert und adressiert werden.
