Wasserstoff im Test für die urbane Energiewende

Wo der grüne Strom zukünftig zwischengespeichert wird

Allein Wasser kommt in den charakteristischen Aggregatzuständen gasförmig, flüssig und fest auf dem Planeten Erde vor, in der bedeutenden Menge von eineinhalb Milliarden Kubikkilometer.

Indessen kaum 3 % in Form von Süßwasser auf der Erdoberfläche auftreten. Davon ist nur ein Teil in Seen, Flüssen und Großtalsperren relativ leicht für den Menschen zugänglich – der Rest liegt in Gletschern, Schnee, Eis, Grundwasser, Bodenfeuchtigkeit und Sumpfwasser vor.

Vielfältiger Energieträger im Wettbewerb

Reiner Wasserstoff H2 ist als natürliches Vorkommen auf der Erde lediglich in vernachlässigbaren Mengen zu finden – Spuren davon sind in höheren Schichten der Atmosphäre vorhanden. In den unteren atmosphärischen Schichten sowie der Lithosphäre, die Erdkruste und den äußersten Teil des Erdmantels umfasst, kommt Wasserstoff in chemisch gebundener Form vor.

Als elementarer Bestandteil von Wasser H2O, ist Wasserstoff in großer Menge verwertbar. Ob dazu Quellwasser, Süßwasser oder salzhaltiges, demineralisiertes Meerwasser verwendet wird – für die elektrolytische Erzeugung reinen Wasserstoffs ist dies mittlerweile unerheblich.

In der Referenz, Reallabor
Quelle: Maximilian Kamps, Agentur Blumberg / https://neue-weststadt.de/informationszentrum/
In Esslingen am Neckar – direkt am Fluss entsteht ein Quartier mit Beispielcharakter, bei dem neue Wege in der lokalen Energieversorgung beschritten werden.

„Im Vergleich zu kohlenwasserstoffbasierten Energieträgern stellt die klimaneutrale Nutzung von reinem Wasserstoff einen Vorteil dar. Denn es entsteht ausschließlich Wasser (H2O) und weder Kohlenstoffdioxid (CO2) noch Feinstaub“, betont die Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V., abgekürzt ASUE. Der nicht gewinnorientierte Interessenverband veröffentlicht Informationsmaterial und Ratgeber im Internet und auf einschlägigen Fachveranstaltungen – im Hinblick auf eine erfolgreiche Energie- und Wärmewende.

Grundlagen der Gastechnik,Tyczka Energy GmbH, Gammel Engineering GmbH, Tabelle ASUE: Der volumetrische Heizwert von Wasserstoff beträgt nur knapp ein Viertel des Heizwertes von Erdgas, aber massebezogen enthält Wasserstoff etwa zehn Mal mehr Energie als Erdgas.
Quelle: ASUE e.V., Tyczka Energy GmbH / Gammel Engineering GmbH / https://asue.de/blockheizkraftwerke/broschueren/311515_asue-broschuere_wasserstoff-in-industrie-und-energiewirtschaft
Der volumetrische Heizwert von Wasserstoff beträgt nur knapp ein Viertel des Heizwertes von Erdgas, aber massebezogen enthält Wasserstoff etwa zehn Mal mehr Energie als Erdgas.

„Auf dem Energiemarkt stehen der Nutzung von Wasserstoff verschiedene gasförmige und flüssige Stoffe gegenüber. Ihnen allen ist gemein, dass bei der abschließenden thermischen Verwertung CO2 abgegeben wird, je nach Ursprung auch klimaneutral“, führt die ASUE in der Broschüre „Wasserstoffanwendung in Industrie und Energiewirtschaft“ aus.

Wasserstoff trägt unterschiedliche Namen, je nach seinem Ursprung: grün, blau, grau, türkis oder weiß. Obwohl Wasserstoff stets ein farbloses Gas ist, geben Farben in der Bezeichnung Auskunft über die Art der Herkunft bzw. Herstellungsart.

Bedeutung in der Farbenlehre

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei für die Elektrolyse ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien zum Einsatz kommt. Unabhängig von der gewählten Elektrolysetechnologie erfolgt die Produktion von Wasserstoff CO2-frei, da der eingesetzte Strom zu 100% aus erneuerbaren Quellen stammt und damit CO2-frei ist.

Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. In der Regel wird bei der Herstellung Erdgas unter Hitze in Wasserstoff und CO2 umgewandelt (Dampfreformierung). Das CO2 wird anschließend ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt: Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen rund 10 Tonnen CO2.

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, dessen CO2 bei der Entstehung jedoch abgeschieden und gespeichert wird. Das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 gelangt so nicht in die Atmosphäre und die Wasserstoffproduktion kann bilanziell als CO2-neutral betrachtet werden.

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan CH4 (Methanpyrolyse) hergestellt wurde. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff. Voraussetzungen für die CO2-Neutralität des Verfahrens sind die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energiequellen sowie die dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs.

Weiterführende Informationen: https://neue-weststadt.de/informationszentrum/

Montag, 19.07.2021

Von Dipl.-Ing. (FH) Eckart Reiser
Online-Redaktion
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