Grüner Wasserstoff

Wasserstoff ist der neue Hoffnungsträger, um die Energiewende doch noch zum Erfolg zu bringen. Um eine Wasserstoff-Wirtschaft voran zu treiben, hat die Bundesregierung kürzlich eine Nationale Wasserstoffstrategie (NWS) formuliert. Sie soll dazu beitragen, Deutschland bei der Nutzung von Wasserstoff als klimafreundlichen Energieträger zum Vorreiter zu machen.

Doch viele Länder, vor allem Japan, China und USA, drängen in diesen Zukunftsmarkt. Um sich bei dem Wettrennen um die Wasserstoff-Technologie einen guten Startplatz zu sichern, haben sich hierzulande mittlerweile Projekte und Konsortien formiert.

Elektrolyse aus Ökostrom

So ist beispielsweise zur Elektrolyse von Wasserstoff aus Ökostrom in Baden-Württemberg ein Projekt an den Start gegangen, das unter Federführung des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung die Potenziale der Wirtschaft im Südwesten Deutschlands nutzbar machen soll. Für Baden-Württemberg bietet die Herstellung ein erfolgsversprechendes Betätigungsfeld: Das Land verfügt über einen starken Maschinen- und Anlagenbau ebenso wie über eine leistungsfähige Komponenten-Zulieferindustrie. Herzstück des Projekts ist die Entwicklung eines Elektrolyseurs „made in Baden-Württemberg.“
Für die Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff sind neben günstigem Öko-Strom die Investitionskosten des Elektrolyseurs entscheidend. Ein anderes Projekt zielt darauf, die zentrale Komponente des Elektrolyseurs zu optimieren. Mit Hilfe einer ionenleitenden Membran lassen sich sowohl der Wirkungsgrad als auch die Zuverlässigkeit eines Elektrolyseurs ganz wesentlich beeinflussen. Das Unternehmen Evonik hat nun eine neuartige anionenleitende Membran (AEM für Anion Exchange Membrane) entwickelt, die der Wasserstofferzeugung mittels Elektrolyse zum Durchbruch verhelfen soll. Ein Konsortium mit Partnern aus Industrie und Forschung will nun im Forschungsprojekt „CHANNEL“ ein Elek­trolysesystem mit den neuen Evonik-Membranen planen, bauen und testen. Der Name „CHANNEL” steht für „Cost-efficient Hydrogen production unit based on ANionN exchange membrane ElectroLysis“. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Die Europäische Union fördert „CHANNEL“ über das Forschungsprogramm „Horizon 2020“ mit etwa zwei Millionen Euro. Projektpartner sind neben Evonik für die AEM-Membran, die niederländische Shell als Wasserstoff-Nutzer, Enapter (Italien) als Anlagenbauer für den Elektrolyseur, das Forschungszentrum Jülich für die Membran-Elektroden-Einheit, die Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens (NTNU) für die Katalysatoren und SINTEF als unabhängige Forschungsorganisation in Norwegen für die Projektkoordination. Damit bildet das Projektkonsortium die komplette Wertschöpfungskette zur Herstellung von grünem Wasserstoff ab.

Wasserstoff: Grün, grau oder blau

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

Grauer Wasserstoff basiert auf dem Einsatz von fossilen Kohlenwasserstoffen. Maßgeblich für dessen Produktion ist die Dampfreformierung von Erdgas. Seine Erzeugung ist – abhängig vom fossilen Ausgangsstoff – mit erheblichen CO2-Emissionen verbunden.

Blauer Wasserstoff: Seine Erzeugung wird mit einem CO2-Abscheidungs- und -Speicherungsverfahren gekoppelt. Die Wasserstoffproduktion kann damit als CO2-neutral betrachtet werden, da das CO2 nicht in die Atmosphäre gelangt.

QC57W04

Bildnachweis: Titelbild DEBO, eine neue anionanleitende Membran soll die Elektrolyse von Wasserstoff günstiger machen