Wasserstoff Ein Pfeiler für die Energiewende
Wasserstoff ist eine wichtige Stütze der Energiewende. Erstens erlaubt er es, Bereiche wie den Transport (z.B. Gütertransport und Flugverkehr), gewisse Industrien (z.B. Stahl- und Düngemittelproduktion) und die Wärmeproduktion zu dekarbonisieren. Zweitens kann er als Energieträger dazu dienen, Strom aus erneuerbaren Energien zu lagern und über lange Strecken zu transportieren. Dies erlaubt die Produktion erneuerbarer Energie an den günstigsten Standorten und die Entkopplung vom Verbrauch. Wasserstoff ist deshalb zentraler Bestandteil der Strategien vieler Länder und der EU.
So funktioniert's
Wasserstoff (H) ist das häufigste im Universum vorkommende Element – er ist Bestandteil des Wassers (H2O) und praktisch aller organischen Verbindungen.
Des Weiteren ist Wasserstoff das chemische Element mit der geringsten Atommasse. Der atomare Wasserstoff H kommt in unserem Alltag allerdings nicht vor, hingegen der molekulare Wasserstoff schon: H2, ein unsichtbares, farb- und geschmackloses sowie ungiftiges Gas (mehr zum chemischen Element auf Wikipedia). Es ist 14x leichter als Luft und hat eine sehr tiefe volumetrische Energiedichte (Energie pro m3). Wasserstoff enthält pro Masse sehr viel Energie (Brennwert), etwa 3x mehr als Benzin oder 7x mehr als Holzpellets.
Wasserstoff kann über diverse Wege gewonnen werden. Die heute weitverbreitetste Methode ist die Dampfreformierung von Erdgas. Dabei wird Erdgas (CH4) erhitzt, aufgespalten und reagiert mit dem Wasserdampf; es entsteht dabei sogenannter grauer Wasserstoff und es wird CO2 emittiert. Wird das anfallende CO2 eingefangen und permanent gelagert, nennt man den Wasserstoff blau und er ist entsprechend CO2 arm. Heute erfolgt dies sehr selten.
Grüner Wasserstoff: CO2-frei und klimaneutral
Eine weitere Methode verwendet Wasser und nicht Erdgas als Ausgangsstoff. Das Wasser wird mittels Elektrolyse in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten. Ist der dazu verwendete Strom erneuerbar, nennt sich der so gewonnene Wasserstoff grün. Im folgenden Film wird erklärt, wie grüner Wasserstoff hergestellt wird, welche Bedeutung er hat und wie sich Axpo in diesem Bereich einsetzt.
Da sowohl Transport wie auch Lagerung von Wasserstoff umständlich sind, kann dieser zu einfacher handzuhabenden Produkten weiterverarbeitet werden. Eine Möglichkeit besteht darin, der Umgebungsluft Stickstoff zu entnehmen und den Wasserstoff mit diesem zu Ammoniak zu verarbeiten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, der Umgebung CO2 zu entnehmen und den Wasserstoff damit entweder zu Methan oder Methanol zu verwandeln. Diese Derivate können als Energieträger oder als chemische Ausgangsstoffe verwendet werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Wasserstoff wieder in Strom umzuwandeln, was im nächsten Abschnitt erklärt ist. Es ist jedoch hervorzuheben, dass jeder Umwandlungsschritt mit Effizienzverlusten verbunden ist.
Umwandlung in Elektrizität
Die erneute Umwandlung von Wasserstoff in Elektrizität kann entweder thermomechanisch erfolgen oder in einer Brennstoffzelle. Diese Brennstoffzelle ist ein elektrochemischer Apparat zur direkten Umwandlung der chemischen Energie eines Brennstoffs in Elektrizität.
Ähnlich wie Batterien produzieren Brennstoffzellen Gleichstrom bei niedriger Spannung. Eine Batterie verbraucht dabei einen chemischen Stoff, der in dem Zellenblock selbst enthalten ist. Bei den Brennstoffzellen dagegen wird der Brennstoff dem Zellenblock kontinuierlich zugeführt, ähnlich wie Benzin- oder Dieselkraftstoff bei einem Verbrennungsmotor.
Rolle von Axpo
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Aufbau der Wasserstoff-Wirtschaft
Axpo möchte den Aufbau der Wasserstoff-Wirtschaft in der Schweiz aktiv vorantreiben. Hierzu sind Kompetenzen in der Projektierung von H2-Produktionsanlagen, ihrem Betrieb, der Einsatzoptimierung und der Vermarktung des Wasserstoffs erforderlich. Axpo tritt als Produzentin von grünem Wasserstoff auf und setzt zudem ihr Know-How als kompetente Projektpartnerin ein.
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Unterstützung bei der Projektierung und beim Bau einer eigenen Wasserstoffproduktion
Wir unterstützen Sie bei Ihren Projekten für die Produktion von Wasserstoff. Sei es als stand-alone, oder in Kombination mit einem dedizierten Produktionspark für Solarstrom oder Windenergie. Wir sind erfahren bei der Dimensionierung, der Planung und dem Bau von Parks und Elektrolyseuren und beraten Sie bei weiteren Dienstleistungen rund um die Wasserstoffproduktion.
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Sourcing von Strom und Herkunftsnachweisen für die Elektrolyse
Wir bringen den benötigten Strom und die Zertifikate zu Ihnen, als Quelle wählen Sie ein dediziertes Kraftwerk, oder sie beziehen strukturiert aus einem Stromabnahmevertrag (PPA).
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Einsatzoptimierung der Elektrolyse
Die Produktionskosten von Wasserstoff sind zu ca. 75% von den Stromkosten abhängig, so dass ein optimierter Einsatz wichtig ist. Axpo optimiert den Einsatz Ihres Elektrolyseurs am Markt und stellt somit sicher, dass die Produktionskosten tief bleiben, oder dass mit dem nicht gebrauchten Strom Zusatzerträge generiert werden können
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Unterstützung bei Abnahme und Vermarktung des Wasserstoffs
Wir sind in rund 40 Märkten international tätig und können Ihren produzierten Wasserstoff abnehmen und vermarkten.
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Wasserstoff (H) ist das häufigste im Universum vorkommende Element – er ist Bestandteil des Wassers (H2O) und praktisch aller organischen Verbindungen.
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Kraftwerk Wildegg-Brugg (bis 15 MW)
Am Industriestandort Wildischachen in Brugg (AG) soll eine weitere klimafreundliche Wasserstoffproduktionsanlage entstehen, die gleichzeitig die grösste Wasserstoffanlage der Schweiz wird. Axpo, Voegtlin-Meyer, die IBB Energie AG (IBB) und die Stadt Brugg haben entsprechende Absichtserklärungen unterzeichnet. Axpo plant, sauberen Wasserstoff aus einheimischer Wasserkraft direkt via Pipeline zur nahegelegenen Tankstelle von Voegtlin-Meyer zu liefern. Von dort aus wird der grüne Wasserstoff privaten Nutzern zur Verfügung gestellt und für die im Auftrag der PostAuto AG be-triebenen Busse eingesetzt werden. Mit der produzierten Menge können jährlich rund 300 Lastwagen, Postautos oder Busse betrieben werden.
Axpo und SGV planen Wasserstoff-Passagierschiff auf dem Vierwaldstättersee
Axpo ist Mehrheitsaktionärin an der Firma H2Uri, die in Bürglen in der Zentralschweiz eine Wasserstoffproduktionsanlage baut. Mit dem regional produzierten Wasserstoff wird ein Passagierschiff der Vierwaldstättersee-Schifffahrtsgesellschaft (SGV) AG auf dem nahen Vierwaldstättersee betrieben. Neben Axpo und SGV sind auch EWA-energieUri und AVIA Schätzle an dem Projekt beteiligt. Die Wasserstoffanlage soll in Bürglen im Kanton Uri entstehen und voraussichtlich 2025 die Wasserstoffproduktion aufnehmen. Mit der Produktion der Anlage soll unter anderem das erste Wasserstoff-Passagierschiff auf dem Vierwaldstättersee angetrieben werden. Die Umrüstung des SGV-Schiffes "MS Saphir" auf ein Wasserstoff-Brennstoffzellensystem wird bis Herbst 2025 abgeschlossen sein.
43-Prozent-Beteiligung an Swiss Green Gas International
Axpo ist zu 43% an Swiss Green Gas International, kurz SGGI, beteiligt. Das 2020 gegründete Gemeinschaftsunternehmen plant und realisiert Power-to-X-Anlagen in Nordeuropa (mehr zur Power-To-X auf Wikipedia). Die Anlagen erzeugen aus erneuerbarem Strom Wasserstoff und synthetisches Methan (grünes Gas). Damit soll der dringend beschleunigte Ausstieg aus den fossilen Energieträgern gefördert werden. Weitere Aktionäre von SGGI sind Holdigaz, die vorwiegend die Kantone Waadt, Wallis und Freiburg mit Gas versorgt, und Nordur Group, eine Entwicklungs- und Investitionsgesellschaft.
Valle Peligna in Italien (30 MW)
Axpo entwickelt gemeinsam mit Infinite Green Energy (IGE) eine der grössten Anlagen für grünen Wasserstoff in Italien. Dies im Valle Peligna in den Abruzzen. Konkret können bis zu 12 Tonnen Wasserstoff pro Tag für energieintensive Industrie- und Mobilitätsmärkte geliefert werden. Das Projekt sieht einen 30 MW Elektrolyseur vor, der mit einer Solaranlage von 45 MWp betrieben wird. Mit dem 30 MW Elektrolyseur können jährlich bis zu 4200 Tonnen Wasserstoff produziert werden. Dies entspricht etwa 18 Millionen Litern Dieseltreibstoff, die Jahr für Jahr eingespart werden können. Die Anlage wird voraussichtlich in der zweiten Jahreshälfte 2025 an das Netz angeschlossen.
«Arve Hydrogène Mobilité» in Frankreich (5 MW)
Mit der Gründung der Projektgesellschaft «Arve Hydrogène Mobilité» investiert Axpo in ein Projekt zur Herstellung und Verteilung von Wasserstoff in Frankreich. Konkret für den Mobilitätssektor im französischen Arve-Tal. Bereits ab dem ersten Quartal 2025 sollen die ersten Wasserstofffahrzeuge an einer H2-Tankstelle tanken können. Getragen wird das Projekt von verschiedenen lokalen Partnern, darunter dem Wasserstoff-Tankstellen-Entwickler Ataway und Jean Lain Mobilités, einem führenden Autohändler und Spezialisten im Bereich Mobilitätslösungen im Alpenraum. Bis 2030 wird schrittweise eine Elektrolyseurkapazität von bis zu 5 MW installiert, um den wachsenden Bedarf an kohlenstofffreier Mobilität in der Region zu decken.
Pilotprojekt in Italien zusammen mit ABB
Zusammen mit ABB plant Axpo die Entwicklung eines Pilotprojekts in Italien. In dessen Rahmen sollen Technologien entlang der gesamten Lieferkette von grünem Wasser-stoff erforscht und die Machbarkeit in der Produktion getestet werden. Die Absichtserklärung umfasst auch die Beteiligung an Forschungs- und Entwicklungsprojekten, die von der Europäischen Union finanziert werden, sowie die Unterstützung bei Finanzierungen.
Welche Lösungen Axpo ihren Kunden anbietet, sind im Kunden-Bereich zu sehen.
Kontaktieren Sie uns
Welche Energieleistung Sie auch benötigen, wir können Sie kompetent und fundiert betreuen. Gerne erläutern wir in einem persönlichen Gespräch, was wir für Sie tun können.
Wasserstoff von A-Z
Wasserstoff ist grob gesagt aus zwei Gründen interessant, einerseits als chemischer Grundstoff und zweitens als Energieträger. Heute wird Wasserstoff fast ausschliesslich als chemischer Grundstoff (z.B. für die Produktion von Düngemittel oder in Raffinerien) eingesetzt.
In Bezug auf die Dekarbonisierung sind folglich zwei Aspekte anzugehen:
- In den bestehenden Anwendungen muss der graue Wasserstoff mit klimaneutralem Wasserstoff ersetzt werden.
- Sein Potential als Energieträger muss genutzt werden.
Wasserstoff soll dort zum Einsatz kommen, wo eine Elektrifizierung als Ersatz fossiler Energieträger nicht wirtschaftlich oder prozesstechnisch nicht möglich ist.
Eine energetisch sinnvolle Herstellung aus Wasserstoff ist Ammoniak. Die Verbindung von Wasser- und Stickstoff wird vor allem als Düngemittel eingesetzt, aber auch in der Chemieindustrie beispielsweise zur Kunststoffproduktion.
Wie Strom ist auch Wasserstoff nicht per se grün. Je nach Herstellungsart wird der Wasserstoff nach einer anderen Farbe benannt. Einen Überblick dazu finden Sie hier:
Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Dafür wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wasserkraft, Wind- und Solarenergie eingesetzt. Grüner Wasserstoff ist deshalb CO2-frei und von grosser Bedeutung, weil er klimaneutral ist und zur Dekarbonisierung beitragen kann.
Grauer Wasserstoff wird mittels Dampfreformierung meist aus Erdgas hergestellt. Dabei entstehen rund 10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff (siehe Factsheet, PDF). Das CO2 wird ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben. Dampfreformierung ist der in Europa meist verbreitete Prozess.
Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, bei dessen Entstehung das CO2 teilweise abgeschieden und im Erdboden gespeichert wird (CCS, Carbon Capture and Storage).
Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wird. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff. Das Verfahren der Methanpyrolyse befindet sich derzeit noch in der Entwicklung.
Gelber Wasserstoff ist Wasserstoff, der sich aus dem Strommix im bestehenden Netz zusammenstellt. In der Schweiz ist dies Strom hauptsächlich aus Wasser- und Kernkraft.
Pinker Wasserstoff wird mit Strom aus Kernkraft hergestellt. Kernkraft ist im Betrieb nahezu CO2 frei, aber ihre Energiequelle nicht erneuerbar.
