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.

Herstellung: Wie wird grüner Wasserstoff erzeugt?

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.

Mehr zu Power-to-Gas

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.

Hocheffizienz-Elektrolyseur

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.

Pilotanlage Falkenhagen

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.

AquaVentus

Fünf Gigawatt an Elektrolyseleistung für grünen Wasserstoff bis 2030

Bis 2030 wird von ei­nem Was­ser­stoff­be­darf von rund 90 bis 110 Tera­watt­stun­den (TWh) aus­ge­gan­gen. Um den Auf­bau ei­nes star­ken ein­hei­mi­schen Mark­tes zu för­dern, sol­len bis zum Jahr 2030 in Deutsch­land Er­zeu­gungs­an­la­gen für grü­nen Was­ser­stoff mit bis zu fünf Gi­ga­watt (GW) Ge­samt­leis­tung ent­ste­hen, ein­schließ­lich der da­für er­for­der­li­chen Ener­gie­ge­win­nung auf See und an Land. Die­ses am­bi­ti­o­nier­te Ziel ent­spricht ei­nem zu­sätz­li­chen Strom­be­darf aus er­neu­er­ba­ren Ener­gien von 20 Tera­watt­stun­den (TWh).

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.

Chancen und Herausforderungen
Expertenthema
H2-Herstellung durch Pyrolyse

Türkiser Wasserstoff

CO2 wird dau­er­haft als fes­tes Gra­nu­lat ge­bun­den.

Methan-Pyrolyse
Power-to-Gas wandelt Strom zu Wasserstoff

Power-to-Gas

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

Strom zu Gas
Blauer Wasserstoff für die Industrie

Blauer Wasserstoff

Wirt­schaft­li­ches Ver­fah­ren für Was­ser­stoff für die In­dus­trie.

Dampfreformierung