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18.08.2022 – Technik
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Grüner Wasserstoff – Zukunft der Energieversorgung
Wird Wasserstoff derzeit meist noch auf dem Weg über Dampfreformierung von Erdgas hergestellt, soll er schon bald als grüner Wasserstoff durch Elektrolyse aus Ökostrom in großem Stil hergestellt werden. Die eww Gruppe liefert bereits bei den ersten Projekten den Ökostrom für die Gewinnung des vielseitig anwendbaren Energieträgers.
Wo macht der Einsatz von Wasserstoff am meisten Sinn?
Dem gasförmigen Wasserstoff wird eine zentrale Rolle als Speicher- und auch Transportmedium einer zunehmend elektrifizierten Welt zugesprochen.
Analysten rechnen mit der in Schwung kommenden Klimawende mit einem wahren Boom an Investitionen in die grüne Wasserstofftechnologie. Einsatzbereiche gibt es dabei genug, welche davon haben aber wirklich Potential?
- Wasserstoff kann herkömmliches Gas und Kohle in den Hochtemperaturanwendungen der Schwerindustrie ersetzen. In der Stahlproduktion erreicht man durch Einsatz des grünen Gases eine Einsparung der CO2-Emissionen von 90 %.
- In der Chemieindustrie wird grüner Wasserstoff für die Produktion von Ammoniak verwendet. 2 % des weltweiten gewerblichen Energiebedarfs werden alleine für die Herstellung dieses Grundstoffes verwendet.
- Wasserstoff Brennstoffzellen bieten sich als Antriebsmittel für den Schwerlastverkehr und Dieselloks überall dort an, wo eine Elektrifizierung nicht möglich ist. Im Individualverkehr scheint sich, die effizientere E-Mobilität durchgesetzt zu haben.
- Wasserstoff kann zu einem gewissen Teil dem Erdgas beigemengt werden und kann so die Umweltbilanz dieser Brückentechnologie verbessern.
- Die wichtigste Aufgabe für Wasserstoff wird seine Funktion als Speichermedium für Ökostrom aus Sonne und Windkraft sein.
Neben dem technischen Problem der Speicherung von Strom selbst, besteht derzeit die Schwierigkeit, den Strom aus erneuerbarer Energie an die Verbraucher zu verteilen. Das transeuropäische Stromnetz ist zu schwach vernetzt, um den im Norden entstehenden Strom aus Windkraft weiterzuleiten. Um das Stromnetz nicht zu überfordern, werden die Windkraftanlagen daher häufig abgeregelt.
Mit einer Umwandlung in Wasserstoff und anschließender Methanisierung kann das über Europa gespannte Erdgasleitungsnetz für dieses Substitute Natural Gas (SNG), auch Biomethan oder synthetisches Erdgas genannt, adaptiert werden. Mit den bestehenden Gaskraftwerken kann daraus Strom für die Stromnetzstabilität und die Versorgungssicherheit der europäischen Wirtschaft sorgen.
In der Schiffbauindustrie wird an Möglichkeiten des Einsatzes von verdichtetem SNG geforscht. Auch an Verbesserungen der Elektrolyse wird intensiv geforscht, da hier noch über 40 % der wertvollen elektrischen Energie verloren gehen. Die Weiterleitung über 380-kV Leitungen weisen die geringsten Verluste zwischen Verbraucher und Kraftwerk auf, daher wird man um den Aufbau eines besseren Leitungsnetzes nicht herumkommen.
Grüner Wasserstoff als Game Changer
Mit dem Power-to-gas Verfahren, bei dem aus einem Überangebot von Ökostrom Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird, eröffnet man – wenn auch mit Energieverlust behaftet – viele Möglichkeiten der Verwendung, der Speicherung und des Transports. Reiner Wasserstoff ist ein sehr flüchtiges Gas, was beim Transport zu hohen Verlusten führt.
Mit dem Power-to-Ammonia-Verfahren kann Energie aus erneuerbaren Energiequellen, in chemischer Form als Ammoniak speicher- und transportfähig gemacht werden. Ökologisch hergestellter Wasserstoff ersetzt dabei das Erdgas, das bisher für diesen Vorgang benutzt worden ist. Ammoniak dient in der chemischen Industrie als Grundstoff, kann aber ebenso als Kraftstoff verwendet oder in Pipelines oder Tankschiffen transportiert werden.
Eine weitere Technik, bei der Wasserstoff leichter transportierbar gemacht wird, ist der Power-to-Liquid Prozess. Diese Speicherform soll dort eingesetzt werden, wo auf flüssigen Kraftstoff nicht verzichtet werden kann, wie etwa in der Luftfahrt. Bei dem PTL Vorgang wird Kohlenmonoxyd (CO) und Wasserstoff zu einem Synthesegas, das dann auf unterschiedliche Art weiterverarbeitet werden kann. Wegen dem hohen Energieverlust bei der Produktion wird dieses Verfahren aber eher ein Nischenthema bleiben.
Fazit
Die Energiewende weg von fossilen Energieträgern, kann nur gelingen, wenn alle Möglichkeiten ausgeschöpft werden, dazu gehört auch die breite Verwendung von Wasserstoff. Die Nutzung der Erdgasleitungen für seinen Transport ist nach einigen Adaptionen, die seiner besonderen physikalischen Beschaffenheit geschuldet sind, möglich. Damit kann – vorausgesetzt es gelingt, ein Überangebot an Ökostrom zu erzielen – eine Energieunabhängigkeit Europas auf Basis der Nutzung von Wasserstoff erreicht werden.
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