Wasserstoff - Bezeichnung in Farben

Es gibt viele Arten Wasserstoff zu erzeugen. Diese werden in Farben unterschieden.

Was ist Wasserstoff

Wasserstoff (H) ist das leichteste Element des Periodensystems und die häufigste Substanz im Universum. Es kann als Rohstoff, Kraftstoff oder Energieträger verwendet werden und stößt beim Verbrennen kein CO₂ aus. Deshalb hört man oft von seinem hohen Potenzial zur Dekarbonisierung unserer Wirtschaft. Aber wir wollen unsere Atmosphäre nicht insgesamt dekarbonisieren, wir wollen nur zu einem CO₂-Verhältnis in der Atmosphäre zurückkehren, wie es um 1900 war. Was wir wirklich erreichen wollen, ist eine Defossilisierung unseres Planeten, was bedeutet, die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu eliminieren.

In der Natur finden wir Wasserstoff meist in gasförmiger Form (H₂) und es ist farblos. Wenn wir von „weißem Wasserstoff“ hören, beziehen wir uns deshalb auf den natürlich vorkommenden, der (selten) in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Wir haben derzeit keine praktikable Strategie, um diese Lagerstätten zu nutzen. Daher wenden wir verschiedene Verfahren an, um Wasserstoff künstlich zu generieren. Dafür sind die Farben da: Jede bezieht sich auf die Energiequelle und / oder den Prozess, mit dem Wasserstoff erzeugt wurde

Roter Wasserstoff aus Biomasse

Biomasse kann auch durch Vergasung in Wasserstoff umgewandelt werden. Abhängig von der Art der Biomasse, aber auch von der Verwendung von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung können die Nettokohlenstoffemissionen niedriger sein als bei braunem oder grauem Wasserstoff. Wenn wir das CO₂ vollständig einfangen und keine anderen Emissionen haben, ist es wie grüner Wasserstoff, aber wir nennen es roten Wasserstoff.

Grauer Wasserstoff – häufigste Form des Wasserstoff

Der meiste Wasserstoff stammt heutzutage aus Erdgas: Er ist an Kohlenstoff gebunden und kann durch einen Prozess mit Wasser, der als „Dampfreformierung“ bezeichnet wird, von diesem getrennt werden. Der überschüssige Kohlenstoff erzeugt jedoch CO₂. Dieser Wasserstoff wird immer dann als grau bezeichnet, wenn das überschüssige CO₂ nicht aufgefangen wird. Grauer Wasserstoff macht heute den größten Teil der Produktion aus und stößt etwa 9,3 kg CO₂ pro kg Wasserstoffproduktion aus. Manchmal wird Wasserstoff als „grau“ bezeichnet, um anzuzeigen, dass er aus fossilen Brennstoffen hergestellt wurde ohne die Treibhausgase zu erfassen. Der Unterschied zu braunem oder schwarzem Wasserstoff liegt nur in der geringeren Menge an Emissionen, die dabei erzeugt werden.

Wird der Wasserstoff wieder benötigt, beispielsweise in chemischen Prozessanlagen, der Stahlindustrie oder zur Versorgung von Brennstoffzellen, um elektrische Energie zu nutzen, kann dieser aus dem LOHC+ wieder herausgelöst werden.

Um das LOHC+ zu dehydrieren, also den Wasserstoff wieder aus dem Liquid zu lösen, durchläuft das LOHC+ einen Dehydrierreaktor, welcher den für diesen Prozess benötigen Katalysator enthält. Die Dehydrierung ist im Gegensatz zur Hydrierung eine endotherme Reaktion. Die nötige Energie muss daher hinzugefügt werden und kann beispielsweise systemintern durch die Nutzung des Wasserstoffs selbst zur Verfügung oder von anderen, externen Wärmequellen bereitgestellt werden.

Das dehydrierte LOHC- kann nun wieder zum Ort der Hydrierung zurückgeführt und erneut mit Wasserstoff beladen werden. Der Kreislauf ist geschlossen. Das LOHC selbst wird nicht verbraucht, sondern vielfach wiederverwendet. Die Lebenszeit erhöht sich zusätzlich durch die Möglichkeit der Aufreinigung, sobald dies nach diversen (De-)Hydrierzyklen nötig wird.

Blauer Wasserstoff

… wenn man die Emissionen unter die Erde bringt

Wasserstoff wird immer dann als blau betrachtet, wenn die bei der Dampfreformierung entstehenden Emissionen über die industrielle Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CSS) unterirdisch erfasst und gespeichert werden, damit sie nicht in der Atmosphäre verteilt werden. Aus diesem Grund wird blauer Wasserstoff häufig als klimaneutrale Energiequelle angesehen, obwohl „kohlenstoffarm“ genauer wäre, da etwa 10 bis 20% des erzeugten CO₂ nicht aufgefangen werden können.

Türkiser Wasserstoff

fester Kohlenstoff als Nebenprodukt

Eine neue Methode zur Gewinnung von Wasserstoff aus Erdgas befindet sich derzeit in der Experimentierphase. Das Gas kann bei sehr hohen Temperaturen unter Bildung von Wasserstoff und festem Kohlenstoff durch einen als Methanpyrolyse bezeichneten Prozess zersetzt werden. Dieser Wasserstoff wird dann als „türkis“ oder kohlenstoffarmer Wasserstoff bezeichnet.

Wenn der Wasserstoff das Ergebnis eines Prozesses ist, der als Wasserelektrolyse bezeichnet wird – bei dem Wasser durch Zersetzung von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoff verwendet wird, haben wir eine Palette von drei Farben: Pink, Gelb und Grün. In diesem Fall hängen die gesamten Lebenszyklusemissionen dieser auf Strom basierenden Wasserstoffproduktion davon ab, wie der Strom erzeugt wird.

Pinker Wasserstoff aus der Kernenergie

Die Farbe Pink wird häufig für Wasserstoff verwendet, der durch Elektrolyse durch Kernenergie gewonnen wird.

Gelber Wasserstoff

Verwenden Sie eine Mischung aus allem, was verfügbar ist

Die Farbe Gelb zeigt manchmal Wasserstoff an, der durch Elektrolyse durch Sonnenenergie erzeugt wird, häufig jedoch auch verwendet, um anzuzeigen, dass der für die Elektrolyse verwendete Strom je nach Verfügbarkeit aus gemischten Quellen stammt (von erneuerbaren Energien bis zu fossilen Brennstoffen).

Grüner Wasserstoff – aus erneuerbaren Energien

Grüner Wasserstoff, oft auch als „sauberer Wasserstoff“ bezeichnet, wird mit Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt und macht derzeit nur einen geringen Prozentsatz der gesamten Wasserstoffproduktion aus. Die Europäische Kommission beabsichtigt, dies zu ändern, und hat eine umfassende Strategie zur Unterstützung von Wasserstoff entwickelt, die ihr Potenzial für ein klimaneutrales Europa hervorhebt und es in den Mittelpunkt des EU-Green Deal (und seines auffälligen Haushalts) stellt.