Wasserstoff
Wasserstoff kann auf unterschiedliche Arten hergestellt, effizient gespeichert und vielseitig eingesetzt werden.
Was ist Wasserstoff?
Wasserstoff (H2) kommt selten in reiner Form, sondern meist gebunden vor. Am bekanntesten ist die Verbindung Wasser (H2O). Mithilfe von industriellen Verfahren kann Wasserstoff isoliert und zur Energieversorgung verwendet werden. Abhängig von der angewendeten Methode unterscheidet man mehrere Typen, die durch Farbbezeichnungen kenntlich gemacht werden:
Grüner Wasserstoff wird in einem Elektrolyseverfahren erzeugt. Dabei wird Wasser unter Einsatz von erneuerbarem Strom in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Es entsteht kein CO2, grüner Wasserstoff ist daher klimaneutral.
Blauer Wasserstoff wird durch Dampfreformierung gewonnen. Dabei wird Erdgas mit Wasserdampf unter Druck erhitzt. Das entstehende CO2 wird unterirdisch eingelagert, der gewonnene Wasserstoff ist gleichermaßen klimaneutral.
Türkiser Wasserstoff wird ebenfalls aus Erdgas gewonnen. Durch Pyrolyse wird es in einem thermochemischen Prozess durch hohe Temperaturen und unter Abwesenheit von Sauerstoff in seine Bestandteile zerlegt. Neben Wasserstoff entsteht fester Kohlenstoff, der eingelagert oder weiter genutzt wird. Türkiser Wasserstoff ist daher auch klimaneutral.
Grauer Wasserstoff wird analog zum Blauen durch Dampfreformierung von Erdgas oder Kohle gewonnen. Bei der Erzeugung wird CO2 in die Atmosphäre abgegeben. Er soll künftig vermehrt durch Grünen, Blauen oder Türkisen Wasserstoff ersetzt werden.
Grüner Wasserstoff ist nicht nur klimaneutral, sondern auch erneuerbar. Blauer und Türkiser Wasserstoff sind zwar nicht erneuerbar, aber klimaneutral und können als Übergangslösung verwendet werden, bis es ausreichend Grünen Wasserstoff gibt.
Power-to-Gas: Aus Grünem Strom wird Grüner Wasserstoff
Die Erzeugung von Grünem Wasserstoff durch Elektrolyse wird auch Power-to-Gas-Methode genannt. Die Technologie ist das verbindende Element zwischen der Strom- und der Gasinfrastruktur.
Bei der Produktion von erneuerbarem Strom kommt es oft zu Überschüssen, die nicht langfristig gespeichert werden können. Dank des Power-to-Gas-Verfahrens kann dieser überschüssige Strom zur Produktion von Grünem Wasserstoff genutzt werden. Der gewonnene Wasserstoff lässt sich in großen Mengen erzeugen, kann langfristig gespeichert und vielfältig eingesetzt werden.
Wie wird erneuerbarer Grüner Wasserstoff hergestellt?
Wasserstoffbedarf
Wasserstoff ist vor allem für die chemische Industrie ein essenzieller Rohstoff. Derzeit kommen weltweit rund 90 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr für industrielle Zwecke zum Einsatz, vor allem zur Herstellung von Ammoniak und Methanol sowie für petrochemische Prozesse (Verfahren, bei denen Rohstoffe aus Erdöl und Erdgas gewonnen werden).
In Österreich werden jährlich rund 140.000 Tonnen Wasserstoff benötigt – dabei wird aktuell hauptsächlich auf grauen Wasserstoff zurückgegriffen. In Zukunft soll dieser durch Grünen Wasserstoff ersetzt werden.
Es ist davon auszugehen, dass die Nachfrage nach Grünem Wasserstoff stark steigen wird. Auch die „Österreichische Wasserstoffstrategie“ aus dem Jahr 2022 bezeichnet ihn als unabdingbar für die Dekarbonisierung. Um den heimischen Erdgasverbrauch von 8,5 Mrd. m3 (Stand: 2021) durch grünen Wasserstoff zu decken, wäre die 20-fache Menge des aktuell produzierten Verbrauchs erforderlich. Nach Schätzungen belaufen sich die heimischen Produktionspotentiale von Wasserstoff auf ca. 2 Mrd. m3. Der zukünftige Bedarf wird diese Menge deutlich überschreiten, weshalb wir Wasserstoff zukünftig auch in großen Mengen über das bestehende Gasnetz importieren werden.
Erneuerbare Gase können über das Gasnetz oder flüssig in Containern und Tanklastwagen importiert werden. Flüssige erneuerbare Gase können entweder direkt verwendet werden, z. B. an Tankstellen, oder ins Gasnetz eingespeist werden.
Sind die Gasleitungen bereit für Wasserstoff?
Die weiträumige Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist über das bestehende Gasnetz möglich. Dafür müssen bestehende Gasleitungen umgewidmet und nur teilweise neue Leitungen gebaut werden.
Alternativ zu einer reinen Wasserstoffinfrastruktur kann bereits heute ein Anteil von bis zu 10 % Wasserstoff in das bestehende Gasnetz beigemischt werden.
Die Vorteile von Grünem Wasserstoff
- Wasserstoff verfügt über eine ausgezeichnete Speicherfunktion.
- Power-to-Gas Anlagen sind sehr flexibel, sie können bei wetterbedingten Spitzen in der Stromerzeugung schnell hochgefahren werden.
- Durch die Umwandlung von Grünem Strom in Grünen Wasserstoff können erneuerbare Energien über die bestehende Gasinfrastruktur transportiert und direkt zur Verbrauchsstelle geliefert werden.
- Die Wasserstoffproduktion sorgt für eine Sektorkopplung von Strom und Gas. Dadurch können Synergien zwischen beiden effizient genutzt werden.
- Der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur entlastet den Ausbau des Stromnetzes.
- Wasserstoff kann für Prozesse eingesetzt werden, die nur schwer mit Strom durchzuführen sind.
HyTool: H2-Elektrolyserechner
Das HyTool ist ein benutzerfreundliches Online-Tool zur Planung von Wasserstoffanlagen. Es ermöglicht den technischen und wirtschaftlichen Vergleich verschiedener Power-to-Gas-Konzepte und unterstützt so Energieversorgende und Netzbetreibende bei der Entwicklung effizienter Wasserstoffprojekte.