Weißer Wasserstoff liegt in der Erdkruste vor, allerdings in seltener Menge von ca. 670 Mrd. m³ wie in Mali, einem Binnenstaat Westafrikas – die Wüste Sahara bedeckt zwei Drittel der Landesfläche.
Grüner Wasserstoff ist das Öl von morgen
Obschon Kontinentaleuropa durch den Golfstrom klimatisch begünstigt ist, in Deutschland – geographisch zwischen dem 47. und dem 55. Breitengrad gelegen, mit meist weniger als 2000 Sonnenstunden pro Jahr – führt dies zum Zukauf von Energierohstoffen.
Als Industriestandort auf den Energieimport aus anderen Ländern angewiesen, wird Grüner Wasserstoff zum Megathema in Deutschland. Mit dem Ziel der Energieautarkie – Autarkie, altgriechisch als Selbständigkeit verstanden – will das Land stets in der Lage sein, den Energieeinsatz sicher zu decken.
„Die Zukunft gehört allein dem grünen Wasserstoff", betont Bundesforschungsministerin Anja Karliczek. „Bei der Nationalen Wasserstoffstrategie sollten wir grün, global und groß denken", so ihr Appell. An dieser Stelle setzt auch der DVGW an, der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. Die neue Studie „Wasserstoff zur Dekarbonisierung des Wärmesektors“ besagt: „Grüner Wasserstoff ist angesichts möglicher Importe nicht knapper als grüner Strom „Made in Germany“.
Der europäische Green Deal führt zur Zusammenarbeit, beispielsweise zur Wasserstoff-Partnerschaft mit Afrika – wie im internationalen Leuchtturmprojekt WASCAL (West African Science Service Centre on Climate Change and Adapted Land Use).
Vor Ort zur Hydrolyse aus Solar- oder Windstrom genutzt, ist der Vorteil von Wasserstoff, dass er über weite Distanzen transportiert und damit international gehandelt werden kann – per Schiff oder Pipeline aus Nordafrika, von der arabischen Halbinsel oder aus Südamerika. Wie die o.g. DVGW-Studie aufzeigt, ist der Transport von erneuerbarem Wasserstoff nach Deutschland mittelfristig wirtschaftlich.
Wie kommt der Geist aus der Flasche?
Bei der industriellen Wasserstoffherstellung gelang bereits vor hundert Jahren der Durchbruch mittels Dampfreformierung – weltweit liefert derzeit Erdgas etwa 70 % des jährlich benötigten Wasserstoffs. Die unterschiedlichen Methoden in Herstellung und Gewinnung spiegeln sich in den eingangs erwähnten verschiedenen Bezeichnungen wider.
Zur Erzeugung grünen Wasserstoffs sind verschiedene Verfahren bekannt, in Deutschland gewinnt die Elektrolyse eine wachsende Verbreitung. Grundsätzlich ist das Verfahren der Wasserelektrolyse ein etabliertes Verfahren. Die elektrochemische Wasserzersetzung erfolgt räumlich getrennt in zwei Teilreaktionen. Beide Reaktionsräume sind durch eine ionenleitende Schicht (Membran, Diaphragma, Keramik) voneinander getrennt, die mit einer Elektrolytlösung getränkt ist. Durch den Elektrolyten erfolgt der Ladungstransport. Es gibt im Wesentlichen drei Arten der Wasserelektrolyse: die alkalische Elektrolyse mit einem flüssigen, basischen Elektrolyt, die saure PEM-Elektrolyse mit einem protonenleitenden, polymeren Festelektrolyt und die Hochtemperatur-Elektrolyse mit einem Festoxid als Elektrolyt.
Überschüssigen Strom nutzen
Neue Speicherkonzepte und intelligente Energienetze sind zentrale Elemente eines Energiesystems, das auf Erneuerbaren Energien basiert. Da Sonne und Wind nicht kontinuierlich zur Verfügung stehen, ist eine regenerative Stromerzeugung unbeständiger als die der konventionellen Großkraftwerke. Für Überschüsse, die zu sonne- oder windreichen Zeiten erzeugt werden, müssen Speicherlösungen oder intelligente Netze entwickelt werden.
