Wasserstoff und seine Derivate - ihre Rolle in der Energiewende
Ermöglichen von Veränderungen durch Wasserstoff
Wasserstoff ist das chemische Element mit der geringsten Atommasse, es ist in jedem Wassertropfen vorhanden, wo sich zwei Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom (H2O) vereinen. Im Zuge der Energiewende, die die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität umfasst, erweist sich Wasserstoff als zentraler Akteur. Das übergeordnete Ziel besteht darin, schnell von umweltschädlichen fossilen Brennstoffen wie Öl, Kohle und Erdgas zu einer nachhaltigen Energielandschaft überzugehen.
Nachhaltige Energie erschliessen - ein ganzheitlicher Ansatz
Die Energiewende basiert auf erneuerbaren Quellen - Wind, Wasserkraft, Photovoltaik, Geothermie, Solarthermie, Meeresenergie und Biomasse. Dieser Paradigmenwechsel erfordert Elektromobilität, innovative Energiespeicherlösungen und nachhaltige Heizalternativen. Ebenso entscheidend ist das Aufkommen CO2-neutraler Kraftstoffe, darunter Biodiesel, grünes Methanol, grünes Ammoniak und synthetisches Kerosin.
Arten von Wasserstoff
Es gibt verschiedene Methoden zur Wasserstoffproduktion, die über die Herstellung von grünem Wasserstoff hinausgehen. Allerdings haben einige Methoden aufgrund des CO2-Ausstoßes bei der Produktion negative Auswirkungen auf das Klima.
Schwarzer Wasserstoff
Kohle wird thermisch in Wasserstoff und CO2 zerlegt. Das schädliche CO2 gelangt direkt in die Atmosphäre. Dieses Herstellungsverfahren ist seit Jahrzehnten sehr kostengünstig und wird daher weltweit eingesetzt. Aber es verliert an Wettbewerbsfähigkeit, während wir uns hin zu umweltfreundlicheren Lösungen bewegen.
Grauer Wasserstoff
Erdgas wird thermisch in Wasserstoff und CO2 zerlegt. Grauer Wasserstoff teilt das gleiche Schicksal wie schwarzer Wasserstoff, verursacht CO2-Emissionen und verliert an Bedeutung.
Blauer Wasserstoff
Erdgas wird in Wasserstoff und CO2 gespalten. Wird das CO2 unterirdisch gespeichert, entstehen bei diesem Prozessschritt keine CO2-Emissionen. Allerdings liegen noch keine Langzeiterfahrungen zur Zuverlässigkeit und Unbedenklichkeit der unterirdischen Speicherung von CO2 vor. Bei der Herstellung von blauem Wasserstoff entstehen klimaschädliche Treibhausgase.
Türkisfarbener Wasserstoff
Entsteht durch die Spaltung von Erdgas in Wasserstoff und festen Kohlenstoff und ist klimaneutral, wenn der Kohlenstoff dauerhaft gespeichert wird. Problematisch bleibt jedoch der Austritt von Methangas, einem hochaktiven klimaschädlichen Treibhausgas.
Violetter/roter/rosa/gelber Wasserstoff
Elektrolyse mit Kernkraft ist umstritten und gilt aufgrund der Komplexität nuklearer Abfälle als umweltschädlich.
Weißer/goldener/natürlicher/geologischer Wasserstoff
Er kommt natürlich vor und spiegelt die Eigenschaften von grünem Wasserstoff wider. Er wird durch Bohrungen in die Erdkruste gewonnen. Seine weltweit vorhandene Menge ist unklar.
Wie entsteht grüner Wasserstoff?
Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse von Wasser (H2O), angetrieben durch erneuerbare Energiequellen wie Wind, Photovoltaik und Wasserkraft. Der bei diesem Prozess freigesetzte Sauerstoff birgt ein gewisses industrielles Potenzial. Ein neuerer Ansatz nutzt salzhaltiges Meerwasser, dessen Reife noch in Arbeit ist.
Die folgende Abbildung zeigt den technischen Elektrolyseprozess unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen.
Grünes Ammoniak
Grüner Wasserstoff (H3) wird mit atmosphärischem Stickstoff (N) zu grünem Ammoniak (NH3) synthetisiert. Grünes Ammmoniak ist ein Grundstoff für Düngemittel oder kann als Brennstoff verwendet werden. Auch als Transportmedium von Wasserstoff ist grünes Ammoniak geeignet. Es ist einfacher zu lagern und zu transportieren als reiner Wasserstoff.
Grünes Methanol
Auch grünes Methanol (CH3OH) entsteht durch die Synthese von grünem Wasserstoff mit CO2 (CO2 z.B. aus Biogasanlagen oder aus der Luft aufgefangen). Es findet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bei Textilien, Kunststoffen, Farben, Lösungsmitteln und vielem mehr und dient als Treibstoff und Transportmedium. Methanol ist eine der weltweit am meisten produzierten Chemikalien.
Nachhaltige synthetische Kraftstoffe - Auf zu einer umweltfreundlicheren Reise
Grüner Wasserstoff kann zur Herstellung nachhaltiger synthetischer Kraftstoffe verwendet werden. Während nachhaltige synthetische Kraftstoffe, die konventionellen Kraftstoffen ähneln, noch in den Kinderschuhen stecken (teuer), bieten sie eine vielversprechende Zukunft. Bestimmte Kategorien wie Biokraftstoffe, E-Fuels und Solarkraftstoffe verfügen über einzigartige Produktionsmethoden, die verschiedene Optionen von Synthesegas bis hin zu synthetischem Benzin, Kerosin und Diesel bieten.
Grosses Potenzial: Das Versprechen von grünem Wasserstoff
Die Vielseitigkeit von Wasserstoff fördert eine innovative Landschaft und steht im Einklang mit unserem Engagement für eine sauberere Zukunft. Auf unserer Reise geht es darum, das Potenzial von Wasserstoff in der gesamten Energie- und Transportbranche auszuschöpfen. Seien Sie dabei, wenn wir den Wandel annehmen und ein grüneres Zeitalter gestalten.
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