Wasserstoff: Ein Baustein der Dekarbonisierung

Die breite Nutzung von Wasserstoff als Baustein zur Dekarbonisierung gewinnt aktuell sowohl bei der Politik als auch bei Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Wasserstoff wird als vielversprechende Alternative zu fossilen Brennstoffen gehandelt und hat daher inzwischen einen Platz auf der Tagesordnung in energiepolitischen Diskussionen, Fachzeitschriften und Unternehmenssitzungen. In verschiedenen Bereichen wie Mobilität und Wärme kann das Gas in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Doch wie ist das individuell einzuordnen?

Insbesondere der hohe Energiegehalt von 33,3 kWh/kg (im Vergleich zu 11 kWh/kg bei Erdgas) und die strahlungsarme Verbrennung zu Wasserdampf macht Wasserstoff so interessant. Dennoch stellen der Transport und die Speicherung von Wasserstoff aufgrund seiner diffusionsfreudigen Eigenschaften Herausforderungen dar. Das Ziel ist, möglichst viel Wasserstoff auf kleinem Raum zu speichern. Hierfür kommen in der Regel Hochdruckspeicher mit einem Druck von 700 bar zum Einsatz, welche die Speicherdichte von Wasserstoff von 0,089 kg/m3 auf 40 kg/m3 erhöhen. Aufgrund des extrem geringen molekularen Gewichts hat Wasserstoff jedoch die Fähigkeit, sogar in Stahl einzudringen. Darüber hinaus müssen die niedrige Zündgrenze und die hohe Verbrennungsgeschwindigkeit bei der sogenannten Knallgasreaktion berücksichtigt werden. Mit geeigneten Materialien und Anlagen stellen die genannten Herausforderungen jedoch heutzutage kein unüberwindbares Hindernis mehr dar. 

Um Potenziale effektiv nutzen zu können, sollten Unternehmen dennoch einige wichtige Aspekte über Wasserstoff kennen.

Über die Einschätzung des Potenzials von Wasserstoff herrscht bislang Uneinigkeit. Dies hängt unter anderem mit der Frage „Sekt oder Selters?“ zusammen. Es tun sich nämlich zwei Prämissen auf, die Wasserstoff einen unterschiedlichen Stellenwert im Energiesystem der Zukunft beibringen. „Sekt“ steht dabei für grünen Wasserstoff, der ausschließlich aus erneuerbaren Energien erzeugt wird. Grüner Wasserstoff wird jedoch nur begrenzt verfügbar sein. Somit wird er auf bestimmte Anwendungen in der Industrie beschränkt sein, die sich nicht leicht elektrifizieren lassen. Dazu zählen z. B. Prozesse in der Glasschmelze, bei denen Temperaturen von über 1.000 Grad Celcius erforderlich sind. „Selters“ meint blauen oder türkisfarbenen Wasserstoff, der aus Erdgas gewonnen wird. Dieser wird in größeren Mengen verfügbar sein. Dadurch wird er eine höhere Nachfrage in Bereichen wie dem Mobilitätssektor und bei Gebäudeheizungen decken können. Die Marktsituation hängt demnach sehr stark mit der Art der Wasserstofferzeugung zusammen. 

In der Natur kommt Wasserstoff ausschließlich in gebundener Form vor, zum Beispiel in fossilen Brennstoffen und Wasser (H2O). Verschiedene Verfahren ermöglichen es jedoch, Wasserstoff davon abzuspalten. Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe von elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Stammt der Strom für die Elektrolyse aus erneuerbaren Energien, erhält man den aus Klimaschutzperspektive wertvollsten Wasserstoff, der als sauberer Brennstoff genutzt werden kann. Es handelt sich hierbei um grünen Wasserstoff, bei dessen Produktion keine zusätzliche CO2-Belastung entsteht. Anders ist dies bei gelbem oder rotem Wasserstoff, welcher aus Kernkraft erzeugt wird. Grauer Wasserstoff entsteht mittels Dampfreformierung und somit auf Basis von Erdgas. CO2 entsteht hierbei als Nebenprodukt. Um den CO2-Ausstoß zu verringern, kann das CO2 abgeschieden und z. B. in industriellen Anlagen gespeichert werden. Diese Methode erzeugt blauen Wasserstoff.

Die deutsche Bundesregierung fördert den Einsatz von grünem Wasserstoff als Ersatz für fossile Brennstoffe. Die Nationale Wasserstoffstrategie verfolgt das Ziel, bis 2030 eine Elektrolyseleistung von 10 GW aufzubauen. Die Regierung unterstützt den Aufbau von Wasserstoffanlagen und -infrastruktur mit Fördermitteln in Höhe von sieben Milliarden Euro.

Insbesondere Unternehmen mit einem Überschuss an erneuerbarem Strom können die Eigenproduktion von Wasserstoff in Erwägung ziehen. Die thermische Nutzung von Wasserstoff bietet ein enormes Potenzial zur Dekarbonisierung von Prozessen, die hohe Temperaturen erfordern und nicht elektrifiziert werden können. 

Um zu beurteilen, was für das eigene Unternehmen technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist, muss die individuelle Gesamtsituation stets im Fokus der Betrachtung stehen.

Hierfür unterstützt BFE Sie in sechs ausschlaggebenden Bereichen:

1. Auswahl und Dimensionierung von Verfahren der Wasserstoffproduktion und -Anwendung
2. Berechnung der Wasserstoffentstehungskosten, Break-even-Berechnung im Vergleich zu Alternativen
3. Einschätzung zur grundsätzlichen H2-Verträglichkeit von bestehender Infrastruktur
4. Bestimmung der Abnehmerstruktur und Vermarktungsoptionen von eigenproduzierten H2 und Beschaffungsunterstützung
5. Wirtschaftlichkeitsanalyse (Sensitivitätsanalyse) unter Speicher-, Last- und Preisszenarien
6. Bewertung von Synergieeffekten mit weiteren Stakeholdern.

Wir freuen uns Ihnen bei ihrem individuellen Wasserstoffvorhaben beratend zur Seite zu stehen. Kontaktieren Sie uns unter info@bfe-insitut.com.