Von Omara Aziz
Auf dem Weg in eine grünere Zukunft begegnen wir einer Vielzahl innovativer Produkte zur Nutzung grünen Wasserstoffs. Dazu gehören hocheffiziente Elektrolyseure, fortschrittliche Leistungselektronik für das Energiemanagement und Brennstoffzellensysteme zur Umwandlung von Wasserstoff in elektrischen Strom, insbesondere in den Bereichen Transport und Energiespeicherung. Der globale Wasserstoffmarkt mit einem Volumen von 1,14 Milliarden USD im Jahr 2021 wird bis zum Jahr 2026 voraussichtlich auf 15,1 Milliarden USD wachsen.
In diesem Artikel gehen wir auf einige Details der Produktion von grünem Wasserstoff mit Leistungselektronik ein und befassen uns mit aktuellen Entwicklungen, deren Vorzügen und den möglichen Auswirkungen in verschiedenen Branchen. Erkunden Sie mit uns diesen spannenden technologischen Grenzbereich und lernen Sie das ganze Potenzial von grünem Wasserstoff als Eckpfeiler unserer nachhaltigen Energiezukunft kennen.
Farbzuordnungen beim Wasserstoff: grau, blau und grün
Wasserstoff wird oft als Kraftstoff der Zukunft bezeichnet. In Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren und dessen Umweltauswirkungen werden Farben zugeordnet. Wir wollen uns mit den Merkmalen von grauem, blauem und grünem Wasserstoff befassen und die Produktionsmethoden samt der Umweltauswirkungen kennenlernen.
Grauer Wasserstoff:
Grauer Wasserstoff ist der meistproduzierte Wasserstoff, der durch Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen wird. Leider entsteht bei diesem Verfahren eine erhebliche Menge an Kohlendioxid (CO₂), es trägt also zu den Treibhausgasemissionen bei. Obwohl dieses Verfahren weit verbreitet ist, gilt es aufgrund der Kohlendioxidemissionen als das umweltschädlichste Verfahren.
Blauer Wasserstoff:
Blauer Wasserstoff wird ebenfalls mittels Dampfreformierung gewonnen, umfasst aber zudem die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS). Die CO₂-Emissionen werden abgeschieden und unterirdisch gelagert oder in anderen Industrieprozessen genutzt. Das reduziert die Gesamtemissionen. Das Verfahren zur Herstellung von blauem Wasserstoff soll die bei der Wasserstoffproduktion entstehenden CO2-Emissionen verringern. Die Wirksamkeit des CCS-Verfahrens und die Gefahren potenzieller Leckagen werden noch erforscht und diskutiert.
Grüner Wasserstoff:
Wasserstoff ist ein in der Industrie und im Transportwesen verbreitetes Gas, das traditionell aus fossilen Brennstoffen hergestellt wurde. Dieses Herstellungsverfahren brachte erhebliche CO2-Emissionen mit sich. Bei der Herstellung entstehen pro Kilogramm Wasserstoff etwa 10 Kilogramm CO2-Emissionen. Auch deshalb gibt es wachsenden Bedarf an grünem Wasserstoff als nachhaltiger und umweltfreundlicher Option.
Grüner Wasserstoff wird mittels Elektrolyse unter Verwendung von Energie aus erneuerbaren Quellen –Wind, Sonne, Wasser – erzeugt. Wasser (H2O) wird durch elektrischen Strom mittels Elektrolyse in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgespalten. Dabei entstehen keinerlei direkte Emissionen. Für die Elektrolyse wird hoher Gleichstrom (DC) benötigt. Der im Stromnetz bereitgestellte Wechselstrom (AC) muss zunächst in Gleichstrom umgewandelt werden. Für die AC/DC-Wandlung werden Hochleistungshalbleiter benötigt. Wenn der Strom für die Elektrolyse von Sonnenkollektoren erzeugt wird, muss der Gleichstrom des Fotovoltaik- oder Energiespeichersystems auf geeignete DC-Spannungen gewandelt werden.
Da weltweit eine kohlenstoffarme Zukunft angestrebt wird, ist ein kontinuierlicher Anstieg der Nachfrage nach grünem Wasserstoff zu erwarten. Kontinuierliche Fortschritte und die Bemühungen um Kostensenkung erschließen das enorme Potenzial von grünem Wasserstoff als sauberer Energielösung für verschiedenste Sektoren, darunter Transport, Industrie und Energiespeicherung.
Trotz der Vorteile macht die Produktion von grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse derzeit nur 5 % der weltweiten Wasserstoffproduktion aus. Der mit über 70 % größte Teil wird noch immer aus Erdgas gewonnen, sodass weiterhin CO2-Emissionen entstehen. Dies unterstreicht, dass Elektrolyse und erneuerbare Energiequellen schnell in größerem Umfang zur Wasserstoffproduktion eingesetzt werden müssen, um die Produktion von grünem Wasserstoff zu erhöhen und die Dekarbonisierung der Ökonomie voranzutreiben.
Schematische Darstellung der Wasserstoffproduktion
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass grüner Wasserstoff dank der kontinuierlichen Fortschritte und Bemühungen um Kostensenkung ein enormes Potenzial hat, in unterschiedlichsten Branchen als saubere Energielösung zum Einsatz zu kommen. Der zunehmende Fokus auf Dekarbonisierung und erneuerbare Energien lässt für die kommenden Jahre eine beschleunigte Einführung von grünem Wasserstoff erwarten, was wiederum die Integration und weitere Kostensenkungen vorantreibt.