Was sind blauer Wasserstoff und grüner Wasserstoff?

Wissenschaft und Technologie

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im bekannten Universum. Auf der Erde sind die meisten Wasserstoffatome Bestandteil von Molekülen wie Erdgas (hauptsächlich Methan, CH4) oder Wasser (H2O). Reine Wasserstoffmoleküle (H2) sind in der Natur nur selten zu finden – und das weder als grüner noch als blauer Wasserstoff! Bei reinem molekularem Wasserstoff handelt es sich um ein farbloses, ungiftiges Gas. Er ist zudem häufig als kohlenstoffarmer Energieträger im Gespräch.

Die Begriffe „blauer Wasserstoff“ und „grüner Wasserstoff“ werden oft im Zusammenhang mit Methoden zur Wasserstofferzeugung verwendet. Diese werden im Folgenden erläutert.

Der gewonnene Wasserstoff kann zum Antrieb von Fahrzeugen oder zur Erzeugung der für industrielle Herstellungsprozesse erforderlichen hohen Temperaturen verwendet werden. Er gibt bei der Verbrennung kein CO2 ab, was ihn als Energieträger für die Senkung von Kohlenstoffemissionen interessant macht. Die Europäische Kommission betrachtet Wasserstoff als eine der wichtigsten Möglichkeiten bei der Umstellung auf saubere Energie in Europa.

Erzeugung von kohlenstoffarmem H2: Was sind „blauer Wasserstoff“ und „grüner Wasserstoff“?

Wasserstoff kann unter Energiezufuhr aus verschiedenen Quellen wie Erdgas oder Wasser gewonnen werden. Der angewandte Prozess und die zugeführte Energie bestimmen, ob der erzeugte Wasserstoff kohlenstoffarm ist oder nicht.

Aus Erdgas gewonnener Wasserstoff muss die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff (CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage) in den Prozess integrieren, um als kohlenstoffarm zu gelten. Dieser Prozess stellt eine der Möglichkeiten dar, den sogenannten „blauen Wasserstoff“ zu erzeugen.

Die für die Gewinnung von Wasserstoff mithilfe von Elektrolyse aus Wasser erforderliche Energie muss aus einer kohlenstoffarmen Quelle (wie z. B. erneuerbare Energien) stammen, damit der Prozess als kohlenstoffarm gelten kann. Dabei wird der sogenannte „grüne Wasserstoff“ erzeugt.

Obwohl die Begriffe häufig verwendet werden, gibt es für die Bezeichnungen „blauer Wasserstoff“ und „grüner Wasserstoff“ keine allgemeingültige Definition. Zuweilen wird jeder Prozess zur Erzeugung von Wasserstoff unter Anwendung der CCUS-Technologie als Erzeugung von „blauem Wasserstoff“ bezeichnet, selbst wenn nicht Erdgas als Rohstoff verwendet wird. Manchmal wird jeder Gewinnungsprozess mithilfe von Elektrolyse als Erzeugung von „grünem Wasserstoff“ bezeichnet, selbst wenn dafür Netzstrom verbraucht wird, der zu einem höheren CO2-Ausstoß als beim Einsatz von Erdgas führt.

Unabhängig von der Bezeichnung, spielen sowohl der unter  Berücksichtigung der CCUS-Technologie aus Erdgas erzeugte Wasserstoff als auch durch erneuerbare Energien aus Wasser erzeugter Wasserstoff eine wichtige Rolle für eine kohlenstoffärmere Zukunft. In der Infografik erklären wird die wichtigsten Unterschiede zwischen den beiden Prozessen:

Produktionskapazität für Wasserstoff

Die moderne Technologie der Erdgasreformierung eignet sich für die industrielle Erzeugung von Wasserstoff im großen Maßstab. Ein hochwertiger Methanreformer ist in der Lage, bis zu 5,66 Millionen Kubikmeter Wasserstoff pro Tag zu erzeugen. Diese Wasserstoffmenge genügt, um ein industrielles Cluster zu unterstützen oder 10.000 Lkw aufzutanken.

Derzeit eingesetzte Wasserstoff-Elektrolyseure bieten deutlich geringere Kapazitäten. Eine Einheit aus Elektrolyseuren mit einer Leistung von 30 MWh, die von zehn Onshore-Windturbinen angetrieben wird, kann pro Tag 60.000 Kubikmeter Wasserstoff erzeugen und eignet sich somit für dezentrale Anwendungen, bei denen nicht so viel Wasserstoff benötigt wird.

Kosten sind ebenfalls ein wesentlicher Faktor. Blauer Wasserstoff wird heute bereits in industriellem Maßstab eingesetzt, jedoch können Verbesserungen bei Erzeugung und Effizienzsteigerung die Kosten weiter senken.  In den meisten Ländern kann blauer Wasserstoff derzeit günstiger erzeugt werden als grüner Wasserstoff, der sich noch in der frühen Entwicklungsphase befindet.  

Durch zusätzliche CO2-Regulierung und Anreize zur Nutzung von Wasserstoff werden die Nachfrage und Anwendung von Wasserstoff zunehmen – dabei werden beide Technologien zur Wasserstofferzeugung erforderlich sein.

Die Vielseitigkeit von Wasserstoff

Kohlenstoffarmer Wasserstoff ist ein vielseitiger, sauberer Kraftstoff mit enormem Potenzial. Im September 2020 wurde der erste wasserstoffbetriebene Zug der britischen Eisenbahn entwickelt, Wasserstoffbrennstoffzellen wurden für den Antrieb von Lkw verwendet und aus Wasserstoff gewonnene Energie wurde zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie genutzt. Die Europäische Kommission verweist auf Wasserstoff als eine Lösung für die Dekarbonisierung von „industriellen Prozessen und Wirtschaftssektoren, in denen die Reduzierung von Kohlenstoffemissionen sowohl dringlich als auch schwer zu erreichen ist“.

Verfolgen Sie die Fortschritte von ExxonMobil bei der Entwicklung von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung und bei der Erzeugung von Wasserstoff. Scrollen Sie auf dieser Seite nach unten und abonnieren Sie unsere Updates.

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