Erzeugung grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff

Sicher versorgt mit grüner Energie

Durch Elek­tro­ly­se kann Was­ser­stoff kli­ma­neu­tral er­zeugt wer­den. Dazu wird Strom aus er­neu­er­ba­ren Quel­len, wie z. B. Wind oder Son­ne, ge­nutzt, um Was­ser in Sau­er­stoff und Was­ser­stoff auf­zu­spal­ten. Der so er­zeug­te CO2-freie Was­ser­stoff ist gas­för­mig und kann in die be­ste­hen­de Gas-In­fra­struk­tur ein­ge­speist wer­den. So wird über­schüs­si­ge er­neu­er­ba­re Ener­gie, die bei Er­zeu­gung nicht im Strom­netz be­nö­tigt wird, in Form von grü­nem Was­ser­stoff nicht nur spei­cher­bar, son­dern kann zu den Ver­brau­cher:in­nen trans­por­tiert und zur Wär­me- und Strom­er­zeu­gung, in der In­dus­trie und im Ver­kehrs­sek­tor ver­wen­det wer­den.

Die Tech­no­lo­gie wird als Power-to-Gas, al­so Strom-zu-Gas, be­zeich­net. Sie löst ei­ne der gro­ßen Auf­ga­ben der Ener­gie­wen­de: Wie kann über­schüs­si­ger Öko­strom in gro­ßen Men­gen ge­spei­chert wer­den? Im Jahr 2020 fie­len mehr als 6.000 Gi­ga­watt un­ge­nutz­ter Öko­strom an – ei­ne Men­ge, mit der ei­ne Stadt wie Ber­lin 6 Mo­na­te mit Ener­gie ver­sorgt wer­den könn­te. Durch die Um­wand­lung in das grü­ne Gas Was­ser­stoff könn­te die bis­her nicht ge­nutz­te Ener­gie aus Er­neu­er­ba­ren in das Gas-Netz ein­ge­speist und ge­spei­chert wer­den.

In den ver­gan­ge­nen Jah­ren wur­den er­heb­li­che In­ves­ti­ti­o­nen in die Er­for­schung und Wei­ter­ent­wick­lung zur ef­fi­zien­ten Er­zeu­gung von grü­nem Was­ser­stoff ge­tä­tigt. Mit Er­folg: In ak­tu­el­len For­schungs­pro­jek­ten wei­sen Was­ser­stoff-Elek­tro­ly­seu­re be­reits ei­nen Wir­kungs­grad von 95 Pro­zent auf. So kann die De­kar­bo­ni­sie­rung be­schleu­nigt und grü­ner Was­ser­stoff schnell markt­fä­hig ge­macht wer­den.

Der Ener­gie­kon­zern Uniper hat be­reits vor Jah­ren be­wie­sen, dass Was­ser­stoff aus er­neu­er­ba­ren Ener­gien funk­ti­o­niert. Im bran­den­bur­gi­schen Fal­ken­ha­gen wur­de 2013 die in­ter­na­ti­o­nal ers­te De­mons­tra­ti­ons­an­la­ge zur Spei­che­rung von Wind­strom im Erd­gas­netz er­rich­tet. Der Strom aus der Wind­kraft­an­la­ge wird in ei­nem Elek­tro­ly­se­pro­zess in rund 360 Nm³/h Was­ser­stoff um­ge­wan­delt, der in das Fern­gas­netz ein­ge­speist wer­den kann.

Das Pro­jekt AquaVentus bie­tet von Hel­go­land aus hi­naus in die Deut­sche Bucht ein op­ti­ma­les und ska­lier­ba­res Pro­jekt, um die deut­schen und eu­ro­pä­i­schen Kli­ma­zie­le zu er­rei­chen. 10 Gi­ga­watt Er­zeu­gungs­leis­tung für grü­nen Was­ser­stoff aus Off­shore-Wind­ener­gie bis zum Jahr 2035. Füh­ren­de Un­ter­neh­men, For­schungs­in­sti­tu­te und Ver­bän­de ent­lang der ge­sam­ten Wert­schöp­fungs­ket­te eb­nen mit AquaVentus den Weg, die Wirt­schaft schnell und um­welt­freund­lich jähr­lich mit ei­ner Mil­li­on Ton­nen grü­nem Was­ser­stoff aus der Nord­see zu ver­sor­gen.

Zehn Gigawatt an Elektrolyseleistung für grünen Wasserstoff bis 2030

Bis 2030 soll die Wasserstoffproduktion in Deutschland 10 Gigawatt installierte Leistung erreichen. Die Produktionskapazitäten entwickeln sich kontinuierlich. Allerdings ist ein deutlich stärkerer Ausbau notwendig, um das Ziel zu erreichen. 

Im Jahr 2022 betrug die deutsche installierte Produktionsleistung für Wasserstoff 0,08 Gigawatt. Zahlreiche Projekte befinden sich in der Planungsphase. Bei entsprechender Umsetzung steigt die installierte Leistung auf 4,3 Gigawatt im Jahr 2030. Das bedeutet: Das Ziel der Bundesregierung (10 Gigawatt) würde mit den bislang projektierten Anlagen nicht erreicht.

In absoluten Zahlen gab es 2022 rund 50 Power-to-Gas-Anlagen in Deutschland, die grünen Wasserstoff produzieren. Die meisten von ihnen sind Demonstrations- oder Forschungsanlagen. Andere sind aus Forschungsprojekten hervorgegangen. Vor allem größere Produktionsstätten sind derzeit noch in der Planung oder am Anfang der Bauphase. Deutschland braucht daher dringend einen Turbo, um die Wasserstoffwirtschaft in Gang zu bringen.

Expertenthema

H2 Global: Importe nötig

Um diesen zukünftig hohen Be­darf an Was­ser­stoff de­cken zu kön­nen, braucht es vor al­lem in der EU ver­läss­li­che Part­ner für die Ge­win­nung und den Trans­port von Was­ser­stoff so­wie Ko­ope­ra­ti­o­nen und Im­port­struk­tu­ren. Das bie­te auch die Chan­ce zum Aus­bau des EU-wei­ten Ener­gie-Bin­nen­mark­tes und zur Ko­ope­ra­ti­on mit son­nen- und wind­rei­chen Ent­wick­lungs­län­dern, die ein gro­ßes Po­ten­zi­al im Be­reich er­neu­er­ba­rer Ener­gien ha­ben, heißt es in der na­ti­o­na­len Was­ser­stoff­stra­te­gie. Von ih­nen könn­te Deutsch­land den wert­vol­len grü­nen Was­ser­stoff im­por­tie­ren, um die ei­ge­ne Pro­duk­ti­on auf­zu­sto­cken. Auch die Gas-In­fra­struk­tur wird sich da­für wan­deln müs­sen und ist The­ma der na­ti­o­na­len Was­ser­stoff­stra­te­gie der Bun­des­re­gie­rung. Aber auch ei­ne größt­mög­li­che Viel­falt in der Was­ser­stoff­er­zeu­gung ist not­wen­dig, um z. B. den CO2-Aus­stoß der In­dus­trie so schnell wie mög­lich zu re­du­zie­ren. 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.

Expertenthema
H2-Herstellung durch Pyrolyse

Türkiser Wasserstoff

CO2 wird dau­er­haft als fes­tes Gra­nu­lat ge­bun­den.

Power-to-Gas wandelt Strom zu Wasserstoff

Power-to-Gas

Strom zu Gas mit der Power-to-Gas-Tech­no­lo­gie

Blauer Wasserstoff für die Industrie

Blauer Wasserstoff

Wirt­schaft­li­ches Ver­fah­ren für Was­ser­stoff für die In­dus­trie.

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