Wasserstoff
Wasserstoff kann auf verschiedene Arten gewonnen werden, ist sehr gut speicherbar und kann flexibel eingesetzt werden.
Was ist Wasserstoff?
Wasserstoff kommt selten in reiner Form, sondern meist gebunden vor, am bekanntesten ist die Verbindung Wasser (H2O). Zu seiner Nutzung muss er industriell hergestellt werden. Abhängig vom dabei verwendeten Verfahren unterscheidet man mehrere Typen, die durch Farbbezeichnungen kenntlich gemacht werden.
Grüner Wasserstoff: Wird in einem Elektrolyseverfahren aus Wasser mit ausschließlich erneuerbarem Strom erzeugt. Dabei wird kein CO2 abgegeben!
Blauer Wasserstoff: wird durch thermische Behandlung (Dampfreformierung) aus Erdgas gewonnen, wobei das entstehende CO2 nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern unterirdisch eingelagert wird. Er ist daher klimaneutral.
Türkiser Wasserstoff: wird durch Pyrolyse aus Erdgas gewonnen. Dabei fällt nur Kohlenstoff in fester Form an, der eingelagert oder in gebundener Form weiter genutzt wird. Er ist daher ebenfalls klimaneutral.
Grauer Wasserstoff: wird auf Basis von Erdgas oder Kohle gewonnen, bei dessen Erzeugung CO2 in die Atmosphäre abgegeben wird. Er soll künftig vermehrt durch Grünen, Blauen oder Türkisen Wasserstoff ersetzt werden.
Grüner Wasserstoff ist klimaneutral und erneuerbar. Blauer und Türkiser Wasserstoff sind zwar nicht erneuerbar, aber klimaneutral und können als Übergangslösung verwendet werden, bis es ausreichend Grünen Wasserstoff gibt.
Power-to-Gas: Aus Grünem Strom wird Grüner Wasserstoff
Das technische Verfahren Power-to-Gas besteht im Wesentlichen darin, dass in Elektrolyseuren Wasser (H2O) durch eine elektrische Spannung in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) gespalten wird. Durch die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen (Wasser-, Wind- oder Sonnenstrom) ist dieses Verfahren wesentlich umweltschonender als die bisherige Gewinnung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen. Bei der Erzeugung von Grünem Wasserstoff werden keine Treibhausgase ausgestoßen, er ist CO2-frei.
Zudem lässt er sich weltweit in großen Mengen erzeugen, lagern, transportieren und bedarfsgerecht in das bestehende Erdgasnetz einspeisen. Mit der Power-to-Gas Technologie lässt sich so der Anteil CO2-neutraler, erneuerbarer Energien an der Stromversorgung erhöhen und damit die Energiewende vorantreiben.
Wie wird erneuerbarer Grüner Wasserstoff hergestellt?
Grüner Wasserstoff wird aus erneuerbarem Strom mit dem Power-to-Gas-Verfahren hergestellt. Dabei wird überschüssiger Strom aus Wind-, Sonnen- und Wasserkraft genutzt, um den Wasserstoff (H2) durch Elektrolyse von Wasser (H2O) abzuspalten. Im Gegensatz zu überschüssigem Ökostrom kann erneuerbarer Grüner Wasserstoff sehr lange gespeichert werden. Grüner Wasserstoff kann entweder direkt ins Gasnetz eingespeist und dem Gas beigemischt oder in Reinform über Wasserstoffnetze oder per LKW transportiert werden.
Die Vorteile von Grünem Wasserstoff
- ausgezeichnete Speicherfunktion
- Power-to-Gas Anlagen sind sehr flexibel
- die P2G-Anlagen können bei wetterbedingten Spitzen in der Stromerzeugung schnell hochgefahren werden
- durch die Umwandlung von Grünem Strom in Grünen Wasserstoff können erneuerbare Energien über die bestehende Gasinfrastruktur transportiert werden und
direkt zur Verbrauchsstelle geliefert werden - das mildert den Ausbaudruck bei den Stromnetzen
- schwer zu elektrifizierende industrielle Prozesse lassen sich künftig klimafreundlich gestalten
- Zusammenspiel von Strom und Gas
Aktuell ist die Herstellung noch sehr kostenintensiv. Durch Bedarfssteigerung und Ausbau leistungsstarker Elektrolyseure in Verbindung mit erneuerbarem Strom werden die Entstehungskosten für Grünen Wasserstoff mittelfristig gesenkt.
Um den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen, müssen auch andere CO2-arme Herstellungsprozesse von Wasserstoff genutzt werden. Zum Beispiel die Methanpyrolyse, türkiser Wasserstoff oder die Dampfreformierung in Verbindung mit CCS, sogenannter blauer Wasserstoff.
Wasserstoff-Bedarf
Wasserstoff ist ein wichtiger Rohstoff vor allem für die chemische Industrie. Derzeit kommen weltweit rund 90 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr für industrielle Zwecke zum Einsatz, vor allem zur Herstellung von Ammoniak und Methanol sowie für petrochemische Prozesse. In Österreich werden jährlich rd. 140.000 Tonnen Wasserstoff benötigt.
In Zukunft soll der zurzeit eingesetzte Graue Wasserstoff von Grünem Wasserstoff abgelöst werden. Bei der Dekarbonisierung des Energiesystems soll Grüner Wasserstoff künftig als Energieträger das fossile Erdgas ersetzen und in allen Sektoren eingesetzt werden.
Es ist also davon auszugehen, dass die Nachfrage stark steigen wird. Auch die „Österreichische Wasserstoffstrategie“ (2022) bezeichnet ihn als unabdingbar für die Dekarbonisierung. Zur Deckung des gesamten heimischen Erdgasverbrauchs von 8,5 Mrd. m3 (Stand: 2021) wäre die 20-fache Menge des heutigen Wasserstoffverbrauchs erforderlich.
Nach Schätzungen belaufen sich die heimischen Wasserstoffpotenziale auf ca. 2 Mrd. m3. Der zukünftige Bedarf wird diese Menge deutlich überschreiten, weshalb wir Wasserstoff zukünftig auch in großen Mengen über das bestehende Gasnetz importieren werden.
Erneuerbare Gase können über das Gasnetz oder flüssig in Containern und Tanklastwagen importiert werden. Flüssige erneuerbare Gase können entweder direkt verwendet werden, z.B. an Tankstellen, oder ins Gasnetz eingespeist werden.
Sind die Gasleitungen bereit für Wasserstoff?
Die weiträumige Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist über das bestehende Gasnetz möglich. Dafür müssen bestehende Gasleitungen umgewidmet und nur teilweise neue Leitungen gebaut werden.
Alternativ zu einer reinen Wasserstoffinfrastruktur kann bereits heute ein Anteil von bis zu 10 % Wasserstoff in bestehende Gasnetze beigemischt werden.
