Jeder Sektor – ob Wärme, Industrie oder Verkehr – muss sich zügig hin zur Treibhausgas-Neutralität bewegen. Dafür brauchen wir neben Strom aus Erneuerbaren Energien auch alternative Energieträger in gasförmiger und flüssiger Form. Grüner Wasserstoff kann bei dieser Weiterentwicklung und Vollendung der Energiewende eine zentrale Rolle spielen: Er ist klimaneutral, speicherbar und er kann in verschiedenen Bereichen angewendet werden (Sektorkopplung).
Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum, auf ihn entfallen rund 70 Prozent der gesamten Materie. Auch auf der Erde begegnet uns Wasserstoff nahezu überall. Jedoch in der Regel nicht in seiner reinen Form, sondern in Verbindung mit anderen Elementen – etwa mit Sauerstoff als Wasser. Mithilfe anderer Energiequellen (fossile Energie, Kernenergie oder Erneuerbare Energien) kann Wasserstoff somit freigesetzt und gewonnen werden.
Das Land Schleswig-Holstein investiert in den Aufbau einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft und nimmt bereits eine Vorreiterrolle bei der Erzeugung, Verteilung und Nutzung von grünem Wasserstoff ein.
Wasserstoff ist ein farbloses Gas, das mithilfe verschiedener Verfahren hergestellt werden kann. Je nach Herstellungsweise trägt Wasserstoff unterschiedliche Namen, die Auskunft über die Art der Produktion geben.
Grüner Wasserstoff entsteht in sogenannten Elektrolyseuren, die mit Strom aus Erneuerbaren Energien betrieben werden. Bei der Elektrolyse wird Wasser aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. So entsteht klimaneutral erzeugter "grüner" Wasserstoff. Dieser kann ein Schlüsselinstrument für den Klimaschutz sein. Denn er ist als Gas speicherbar, transportierbar und kann als klimaneutraler Grundstoff in der Industrie eingesetzt werden oder zur Herstellung synthetischer Treibstoffe im Verkehrssektor einen wichtigen Beitrag leisten.
Bisher gängig ist in der Regel der sogenannte graue Wasserstoff. Er wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Bei der Herstellung wird Erdgas unter Hitze in Wasserstoff und Kohlensoffdioxid (CO2) umgewandelt (Dampfreformierung). Das CO2 wird anschließend ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt: Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen rund 10 Tonnen CO2.
Wird bei der Herstellung von grauem Wasserstoff das erzeugte CO2 aufgefangen und gespeichert (CCS-Verfahren, engl. Carbon Capture and Storage), so spricht man von blauem Wasserstoff. Eine Speicherung ist z.B. in ehemaligen Gas- oder Erdöllagerstätten oder im Meeresuntergrund möglich. Das CO2 gelangt so nicht in die Atmosphäre und die Wasserstoffproduktion kann bilanziell als CO2-neutral betrachtet werden. Problematisch ist hierbei jedoch der enorme zusätzliche Energieaufwand für die Abscheidung, den Transport und die Speicherung. Darüber hinaus kann es durch Freisetzung oder Leckage-Effekte (Verlagerungseffekte) zu negativen Auswirkungen kommen.
Türkiser Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt. Das entstehende CO2 wird dabei in festen Kohlenstoff gebunden. Voraussetzungen für die CO2-Neutralität dieses Verfahrens ist zum einen, dass die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energiequellen stammt und zum anderen muss die dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs geklärt sein. Bilang ist angedacht den festen Kohlenstoff unterirdisch zu lagern oder im Boden zu binden.
Roter Wasserstoff wird mit Kernenergie produziert, die Strom für eine Elektrolyse liefert.
Schwarzer Wasserstoff wird aus Steinkohle erzeugt. Das geschieht durch die Kohlevergasung – ein Verfahren, das bereits im 19. Jahrhundert angewandt wurde, um so genanntes Stadtgas für die Straßenbeleuchtung zu gewinnen.
Brauner Wasserstoff wird aus Braunkohle hergestellt, ebenfalls per Kohlevergasung.
Per Dampfreformierung aus Biogas, mit biochemischen Verfahren aus Biomasse oder aber durch eine Elektrolyse mit Strom aus einem Müllheizkraftwerk wird oranger Wasserrstoff erzeugt. Bei letzterem zählt nur derjenige Anteil des produzierten Wasserstoffs als orange, der dem Anteil des eingesetzten Biomülls entspricht.
Gelber Wasserstoff meint, dass für die Wasserstofferzeugung sowohl erneuerbare als auch fossile Energien genutzt werden.
Die Farbenlehre zeigt: Einige der aufgeführten Verfahren sind nicht klimagerecht. Daher ist für Energiewende und Klimaschutz entscheidend, wie der in den einzelnen Sektoren eingesetzte Wasserstoff produziert worden ist.
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