Was ist Wasserstoff und wie wird er gewonnen?
Unter normalen Bedingungen ist Wasserstoff gasförmig, geschmack-, geruch- und farblos. Außerdem ist es das am häufigsten vorkommende chemische Element auf der Erde, es ist leicht, kann gelagert werden und erzeugt selbst keine Schadstoffemissionen. Mit diesen Eigenschaften ist es der perfekte Kandidat für die Verwendung als Kraftstoff. Es kann jedoch nicht direkt aus der Natur gewonnen werden, da es mit anderen Elementen verbunden ist und zuerst verarbeitet werden muss.
Je nach der Art der im Produktionsprozess verwendeten Energie und ihrer Herkunft, ob erneuerbar oder nicht, werden die Farbbezeichnungen festgelegt. So findet man grünen, gelben, rosafarbenen, blauen, weißen, türkisen, schwarz-grauen und braunen Wasserstoff.
DIE FARBEN DES WASSERSTOFFS
Gegenwärtig wird der meiste Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen gewonnen, da er am billigsten zu produzieren ist, aber bei diesem Prozess wird eine große Menge CO2 in die Atmosphäre abgegeben. Damit Wasserstoff seine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung erfüllen kann, ist eine erhebliche Ausweitung der Produktion von sauberem Wasserstoff erforderlich, der aus erneuerbaren Energien oder fossilen Brennstoffen in Verbindung mit emissionsmindernden Maßnahmen wie die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung hergestellt werden kann.
Was ist grüner Wasserstoff oder nachhaltiger Wasserstoff?
Grüner Wasserstoff wird durch ein Wasserelektrolyseverfahren gewonnen, das mit erneuerbaren Energien wie Sonnen- oder Windenergie betrieben wird. Also ist grüner Wasserstoff derjenige, der ohne Schadstoffemissionen gewonnen wird, was ihn zu einem sauberen, nachhaltigen Wasserstoff mit Schadstoffindex Null macht.
Wasserstoff ist ein wichtiger Energievektor für die Dekarbonisierung unseres Planeten und die Erfüllung der für 2050 festgelegten Verpflichtungen im Kampf gegen den Klimawandel, da er eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung der Treibhausgase spielt.
Schätzungen zufolge könnte die Nachfrage nach sauberem Wasserstoff bis 2050 auf etwa 660 Millionen Tonnen pro Jahr ansteigen.
Genauso wichtig wie die Entwicklung von Wasserstoffproduktionsprojekten sind aber auch Investitionen in Pipeline- und Transportinfrastrukturen wie der H2Med-Korridor.Es handelt sich um den ersten großen Wasserstoffkorridor der Europäischen Union, der Portugal und Spanien mit Frankreich und Deutschland verbinden wird.
Anwendungen für sauberen Wasserstoff
Wie bereits erwähnt, werden bei der Erzeugung von sauberem Wasserstoff keine CO₂-Emissionen freigesetzt, was ihn zu einer entscheidenden Lösung für die Dekarbonisierung von Sektoren macht, in denen es sehr schwierig ist, die Emissionen zu reduzieren, sofern er durch andere Technologien wie erneuerbare Energien und Biokraftstoffe ergänzt wird.
Sauberer Wasserstoff kann dazu beitragen, dass bis 2050 achtzig Gigatonnen CO2 eingespart werden.
Beispiele für Sektoren:
- Industrie: Für die Stahlherstellung oder die Synthese von Ammoniak für die Herstellung von Düngemitteln.
- Landmobilität: Als Kraftstoff für schwere Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen.
- Seeverkehr und Luftfahrt: Für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen für Schiffe.
- Heizung: Als hochwertige industrielle Wärme.
- Stromerzeugung: Entweder als Versorgungsenergie oder als Reservestromquelle
Industrie und Verkehr sind die Sektoren mit dem größten Emissionsminderungspotenzial durch Wasserstoff, dessen kumulative Reduzierung auf 80 Gigatonnen CO2 bis 2050 geschätzt wird.
Wasserstoff und die Verkehrsindustrie
Angesichts der potenziellen Vorteile und des erwarteten Wachstums von Wasserstoff bereitet sich die Verkehrsindustrie auf eine wasserstoffbetriebene Zukunft vor.
Wie das Beratungsunternehmen McKinsey angibt, werden zwar auch Personenkraftwagen zum Wasserstoffverbrauch beitragen, doch werden etwa 95 % der Nachfrage nach Volumen auf Nutzfahrzeuge entfallen. Eine Ausnahme bilden Japan und Südkorea, wo der Einsatz von Wasserstoff in Personenkraftwagen stark gefördert wird und die nationalen Hersteller bei der Entwicklung von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) führend sind.
Im Vergleich zu batteriebetriebenen Energiespeichern können wasserstoffbetriebene Lastkraftwagen schneller betankt werden und haben eine größere Reichweite sowie einen geringeren Gewichtsnachteil, da die Tanks wesentlich weniger wiegen als die Batterien.
Wasserstoff-Lkw können in ähnlichem Umfang wie Diesel-Lkw eingesetzt werden, allerdings mit dem Vorteil, dass sie keine Emissionen erzeugen. Bis 2030 werden die Gesamtbetriebskosten (TCO) für den Betrieb eines Lkw, der 500 km/Tag in Europa zurücklegt, schätzungsweise 1,13 € pro Kilometer für Dieselfahrzeuge, 1,03 € für batteriebetriebene Lkw und 1,02 € für Brennstoffzellenfahrzeugebetragen.
Die für diese Fahrzeuge und die Wasserstofferzeugung erforderliche Technologie ist bereits entwickelt und umgesetzt. Im Gegensatz dazu wird die Wasserstoffinfrastruktur wie Tankstellen und eine Wertschöpfungskette zur Verwirklichung des Angebots als der größte Engpass für diesen Übergang angesehen.
Grüner Stahl und Wasserstoff
In der Stahlindustrie könnte Wasserstoff als Energiequelle zum Erreichen der für die Stahlherstellung erforderlichen Temperaturen sowie als Reduktionsmittel für die Legierungsbildung eingesetzt werden und damit den Einsatz von Kohle ersetzen.
Um diesen Übergang durchzuführen, müssen große Vorabinvestitionen geleistet werden. Die wasserstoffbasierte Stahlerzeugung hat jedoch das Potenzial, den CO2 Fußabdruck der Industrie erheblich zu verringern: Es wird erwartet, dass Stahl im Jahr 2030 etwa 8 % des Bedarfs an sauberem Wasserstoff erzeugen wird und fast 20 % der durch Wasserstoff vermiedenen Emissionen in diesem Jahr ausmachen könnte.
Weltweit wurden mehr als 50 Stahlprojekte mit Ambitionen im Bereich grüner Wasserstoff angekündigt, was Europa zu einem frühen Wachstumsmotor macht.
Aratubo und die Arania-Gruppe verfolgen das gemeinsame Ziel, Stahl ohne CO2-Emissionen zu verwenden.
Durch die Vereinbarung der Arania-Gruppe mit der Salzgitter Group werden wir die Lieferung von emissionsfreiem Stahl ab Ende 2025 sicherstellen und in der Lage sein, die Produktion von hochwertigem Stahl aufrechtzuerhalten, womit wir unsere Werte des Engagements für Nachhaltigkeit und den Kampf gegen den Klimawandel bekräftigen.
Grüner Wasserstoff für die Energiewende
Bis 2050 könnte sauberer Wasserstoff als skalierbarer und kosteneffizienter Energieträger die Verringerung von sieben Gigatonnen CO2-Emissionen pro Jahr ermöglichen, was 20 % der von der Menschheit verursachten Emissionen entspricht, wenn der derzeitige Kurs der globalen Erwärmung beibehalten wird. Sie ist daher von entscheidender Bedeutung, um die Klimaverpflichtungen des Pariser Abkommens und die im Rahmen des Klimanotstands geforderten Null-Emissionsziele zu erreichen.
Um das Ziel zu erreichen, die globale Erwärmung bis 2050 auf 1,5 – 1,8 Grad Celsius zu begrenzen, benötigt die Welt mehr als 660 Millionen Tonnen Wasserstoff. Außerdem soll die Differenz zwischen Orten mit hoher Nachfrage, aber geringem Angebot, wie Japan, und Orten mit geringer Nachfrage, aber hohem Angebot, wie Namibia oder Chile, ausgeglichen werden.
Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass in den nächsten zehn Jahren verschiedene Interessengruppen Maßnahmen ergreifen, um die Entwicklung von Wasserstoff zu verwirklichen. Um die Umstellung auf Wasserstoff zu ermöglichen, sind künftige Handlungen in den folgenden Bereichen von grundlegender Wichtigkeit:
- Ankurbelung der Nachfrage nach sauberem Wasserstoff von verschiedenen Sektoren aus
- die Entwicklung der Infrastrukturen, die den Zugang der Endnutzer zu Wasserstoff ermöglichen
- und Verbesserung der Kostenwettbewerbsfähigkeit durch eine schnellere Ausweitung des Einsatzes von sauberem Wasserstoff.