Warum spricht man von „grünem“ Wasserstoff?
Wasserstoff: ein nicht ganz neues Gas
Wasserstoff ist das erste chemische Element im Universum. Dieses unsichtbare, geruchlose und leichte Gas wird bereits seit langem in verschiedenen Industriezweigen verwendet. In Frankreich und anderen Ländern wird es in der Chemie, der Raffinerie, der Herstellung von Düngemitteln oder auch in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Dennoch ist Wasserstoff in der Öffentlichkeit noch wenig bekannt.
Bisher wurde Wasserstoff hauptsächlich aus fossilen Quellen (Erdöl, Kohle, Erdgas) gewonnen. Diese Verfahren sind zwar effizient, stoßen jedoch sehr viel Kohlenstoff aus, was der Logik der Energiewende widerspricht. Hier kommt der grüne Wasserstoff ins Spiel, der aus Wasser und erneuerbaren Energien gewonnen wird und eine echte Revolution in diesem Bereich darstellt.
Die verschiedenen „Farben“ von Wasserstoff
Es wird oft von den „Farben“ desWasserstoffs gesprochen, um die Produktionsverfahren zu unterscheiden.
- Grauer Wasserstoff: Er wird aus der Dampfreformierung von Erdgas gewonnen und macht 95% der weltweiten Produktion aus. Aber jedes Kilo erzeugt etwa 10 Kilo CO₂.
- Blauer Wasserstoff: Wie grau, aber der Kohlenstoff wird teilweise abgetrennt und gespeichert.
- Türkisfarbener Wasserstoff: wird durch Pyrolyse von Methan gewonnen.
- Grüner Wasserstoff: Der vielversprechendste, da er auf der Elektrolyse von Wasser mit Hilfe von erneuerbarer Elektrizität (Sonne, Wind, Wasser, Biomasse) beruht. Dieses Verfahren emittiert keinen Kohlenstoff und bietet eine nachhaltige Lösung für die Dekarbonisierung unserer Sektoren.
Diese Klassifizierung verdeutlicht, was auf dem Spiel steht: Nur grüner Wasserstoff erfüllt die Ziele der nachhaltigen Entwicklung und der Emissionsreduzierung vollständig.
Eine Antwort auf die klimatischen Herausforderungen
Angesichts der globalen Erwärmung und des Anstiegs der Treibhausgasemissionen wird grüner Wasserstoff als eine Schlüssellösung angesehen. Er ermöglicht die Erzeugung erneuerbarer, speicherbarer und transportabler Energie, die in vielen Bereichen eingesetzt werden kann: Mobilität, Heizung, Industrie oder Stromnetz.
In Frankreich werden immer mehr Projekte zur Unterstützung dieser Entwicklung in Verbindung mit der europäischen Politik zur Energiewende durchgeführt. Das Ziel ist klar: die Nutzung dieses Gases, um fossile Energiequellen schrittweise zu ersetzen, das Energiemanagement zu verbessern und unsere Abhängigkeit zu verringern.
Wie wird grüner Wasserstoff aus Wasser hergestellt?
Elektrolyse: eine Schlüsseltechnologie
Die Wasserelektrolyse ist das Verfahren, das die Herstellung von grünem Wasserstoff ermöglicht. Das Prinzip ist einfach zu verstehen: Es wird Strom durch Wasser geleitet, um die beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu trennen.
- Der erzeugte Wasserstoff kann in Tanks gespeichert und als Brennstoff verwendet werden.
- Sauerstoff, ein natürliches Nebenprodukt des Verfahrens, kann gefahrlos in die Atmosphäre abgegeben werden.
Es gibt verschiedene Arten von Elektrolyseuren: Alkali-, Protonenaustauschmembran- oder Hochtemperaturelektrolyse. Jede dieser Technologien hat ihre Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz, Kosten und Lebensdauer.
Die entscheidende Rolle der erneuerbaren Energien
Die Herstellung von grünem Wasserstoff ist auf erneuerbare Elektrizität angewiesen. Ohne erneuerbare Energien (Wind, Sonne, Wasser, Biomasse, kohlenstoffarme Kernenergie) wird die Elektrolyse uninteressant.
Zum Beispiel kann durch die direkte Verbindung von Photovoltaikmodulen mit einem Elektrolyseur Wasserstoff aus Sonnenlicht erzeugt werden. Ebenso können Wasserkraft oder geothermische Energie in das System eingespeist werden.
Somit wird grüner Wasserstoff zu einer flexiblen Energielösung, die in der Lage ist, überschüssigen erneuerbaren Strom in Zeiten hoher Produktion zu speichern und dann mit Hilfe von Brennstoffzellen oder Verbrennung wieder abzugeben.
Aktuelle Grenzen
Trotz seiner Vorteile steht grüner Wasserstoff vor mehreren Herausforderungen:
- Hohe Kosten für die Elektrolyse und den Aufbau der Infrastruktur.
- Im Vergleich zu fossilen Energiequellen ist die Energieeffizienz noch begrenzt.
- Bedarf an neuen Materialien und Technologien zur Verbesserung der Produktion.
In Frankreich, wie auch in anderen Ländern, finanziert die öffentliche Hand Pilotprojekte, um die Kosten zu senken und die Industrialisierung zu fördern. Die Idee ist, dass die Massenproduktion von grünem Wasserstoff in einigen Jahren gegenüber fossilen Brennstoffen wettbewerbsfähig sein wird.
Welche Anwendungen für grünen Wasserstoff morgen?
Im Transportwesen
Eine der wichtigsten Anwendungen von grünem Wasserstoff ist die Mobilität. Mit Hilfe von Brennstoffzellen kann dieses Gas Fahrzeuge (Autos, Busse, Züge, LKWs) antreiben.
Im Gegensatz zu einer elektrischen Batterie wandelt eine Zelle Wasserstoff sofort in Elektrizität um, ohne direkte Verbrennung, und der Auspuff stößt nur Wasser aus.
In Frankreich laufen bereits Projekte, insbesondere zur Ausrüstung von Regionalzügen oder Stadtbussen, die von der Regierung unterstützt werden. Dieser Sektor könnte eine wichtige Lösung für die Dekarbonisierung des öffentlichen Verkehrs und die Verringerung der Umweltauswirkungen von Städten darstellen.
In der Industrie und in Gebäuden
Grüner Wasserstoff kann auch fossile Brennstoffe in der Industrie ersetzen. In der Stahlindustrie kann er z.B. Kohle ersetzen, um die Emissionen zu reduzieren. Im Heizungsbereich kann er Erdgas ergänzen oder ersetzen.
In Gebäuden kann durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff für die Heizung von Sanitäranlagen verwendet werden, als Ergänzung zu Wärmepumpen oder hybriden thermischen Systemen. Diese Lösungen sind noch experimentell, aber sie stellen ein echtes Potenzial zur Senkung des Energieverbrauchs in Wohngebäuden dar.
Auf dem Weg zu einer globalen Energierevolution?
Langfristig könnte grüner Wasserstoff neben Elektrizität zu einem zentralen Energieträger werden. Er bietet eine einzigartige Möglichkeit, Energie zu speichern und entsprechend den Bedürfnissen der Sektoren zu verteilen.
Viele Länder investieren massiv in diese Technologie: Japan, Deutschland, Südkorea und Australien. In Frankreich werden mehrere strukturierende Projekte von Unternehmen, Körperschaften und Verbänden mit Unterstützung des Staates und der Europäischen Union durchgeführt.
Die Einführung von grünem Wasserstoff ist Teil einer breiteren Vision der Energiewende, die darauf abzielt, unsere Systeme zu entkarbonisieren und unsere Abhängigkeit von fossilen Quellen zu verringern.
Wasser als Energiequelle der Zukunft?
Grüner Wasserstoff, der aus Wasser und erneuerbaren Energien hergestellt wird, ist noch nicht die Wunderlösung. Aber er ist eine glaubwürdige Antwort auf die Herausforderungen der Energiewende und des Klimawandels.
Dank technologischer Fortschritte, niedrigerer Kosten und der Unterstützung von Pilotprojekten könnte er eine wichtige Rolle bei der Reduzierung von Emissionen, der Verwaltung von Ressourcen und der Zukunft der globalen Energieproduktion spielen.
Von Brennstoffzellen bis hin zu großen Industrienetzen ist Wasserstoff auf dem besten Weg, ein unverzichtbarer Akteur zu werden. Mit anderen Worten, diese saubere Energie aus Wasser könnte unser tägliches Leben in den nächsten Jahren verändern.
