18.08.2021 | Wasserstoff – ein flexibler Energieträger für die Energiewende

Mitreden bei gespaltenem Wasser

Grüner Wasserstoff wird oft als das Erdöl von morgen gepriesen. Der flexible Energieträger gilt als unverzichtbar für Energiewende und Dekarbonisierung, eröffnet neue Märkte und schafft neue Arbeitsplätze. Auch Axpo will in diesem Thema Know-how aufbauen und plant unter anderem den Bau einer Wasserstoff-Produktionsanlage beim Wasserkraftwerk Eglisau-Glattfelden. Um Know-how zum Thema H2 geht es auch hier.

Grüner Wasserstoff ist derzeit in aller Munde. Der Energieträger soll mithelfen, die gesetzten Klimaziele bis 2050 (Netto-Null) zu erreichen – entsprechend gibt es auch viele spannende internationale Projekte zur Produktion von H2.

Auch Axpo sieht in der Produktion von Wasserstoff eine sinnvolle zusätzliche Geschäftsaktivität und will künftig aus der Wasserkraft des Rheins grünen Wasserstoff herstellen. Die Produktionsanlage beim Wasserkraftwerk Eglisau-Glattfelden ist die erste von mehreren Anlagen, die Axpo in den kommenden Jahren schweizweit in Betrieb nehmen wird.

Die 2.5-Megawatt-Wasserstoffproduktionsanlage beim Kraftwerk Eglisau-Glattfelden soll ihren Betrieb voraussichtlich im Herbst 2022 aufnehmen und jährlich rund 350 Tonnen grünen Wasserstoff produzieren. Damit werden über 1.5 Mio. Liter Diesel für den Strassenverkehr eingespart.

Fragen und Antworten

Nachfolgend finden Sie ein paar zentrale Fragen und Antworten zum Thema Wasserstoff. Einfach auf die Frage klicken und Wissen zum Thema H2 abrufen.

Nein, das ist nicht der Fall – und variert je nach Herstellungsart des Wasserstoffs Deshalb wird Wasserstoff auch nach Farben unterschieden.

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei für die Elektrolyse ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien zum Einsatz kommt. Unabhängig von der gewählten Elektrolysetechnologie erfolgt die Produktion von Wasserstoff CO2-frei, da der eingesetzte Strom zu 100% aus erneuerbaren Quellen stammt und damit CO2-frei ist.

Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. In der Regel wird bei der Herstellung Erdgas unter Hitze in Wasserstoff und CO2 umgewandelt (Dampfreformierung). Das CO2 wird anschließend ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt: Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen rund 10 Tonnen CO2.

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, dessen CO2 bei der Entstehung jedoch abgeschieden und gespeichert wird (engl. Carbon Capture and Storage, CCS). Das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 gelangt so nicht in die Atmosphäre und die Wasserstoffproduktion kann bilanziell als CO2-neutral betrachtet werden.

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methan-pyrolyse) hergestellt wurde. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff. Voraussetzungen für die CO2-Neutralität des Verfahrens sind die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energiequellen, sowie die dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs.

Gelber oder pinker Wasserstoff wird mit Strom aus Kernkraft hergestellt – und ist damit auch CO2-frei.

Wichtigster Anwendungsbereich ist die Industrie: Grüner Wasserstoff kann als alternativer Brennstoff Öfen anfeuern oder zusammen mit CO2 z.B. als Baustein von Polymeren dabei helfen, die fossile Rohstoffbasis der Chemieindustrie zu ersetzen.

Grüner Wasserstoff lässt sich dank Brennstoffzellen in Strom und Wärme umwandeln. So lassen sich Schwankungen im Stromnetz ausgleichen, Häuser beheizen und mit Elektrizität versorgen, sowie Fahrzeuge antreiben.

Grüner Wasserstoff kann als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt werden – insbesondere dort, wo eine Elektrifizierung nicht sinnvoll oder möglich ist und kann LKWs, Schiffe und Flugzeuge antreiben.

Bei der Wasser-Elektrolyse zur Produktion von Wasserstoff mit erneuerbarem Strom liegt die Effizienz bei derzeit rund 60 Prozent. Das heißt: Rund 60 Prozent der Energie, die für die Elektrolyse aufgewendet wird, wird auch in Wasserstoff gebunden. Weil im Bereich der Wasserstoffherstellung derzeit allerdings massiv geforscht wird, ist davon auszugehen, dass sich ihre Effizienz in den kommenden Jahren durch Forschung und Entwicklung noch deutlich steigern lässt, urteilt beispielsweise das Deutsche Bundesministerium für Forschung. Zudem gilt: Wird die anfallende Wärme der Elektrolyse weiterverwertet, lassen sich weit höhere Wirkungsgrade erzielen.

Die genauen Kosten sind derzeit noch nicht absehbar. Sicher ist allerdings, dass grüner Wasserstoff umso günstiger wird, je günstiger sich erneuerbarer Strom produzieren lässt und je weiter die Entwicklung der Wasser-Elektrolyse fortschreitet. Gemäss einer Studie der Universität zu Köln (EWI), so berichtet das Handelsblatt, könnten die Gestehungskosten von in Deutschland durch Elektrolyse mit Strom aus Offshore-Windanlagen erzeugtem Wasserstoff bis 2030 auf 3,5 Euro je Kilogramm Wasserstoff fallen, unter besonders günstigen Umständen seien sogar Kosten von unter drei Euro in Reichweite. In Spanien, so glaubt ein Konsortium aus verschiedenen europäischen Firmen, soll der Preis mit Solarstrom elektrolysiertem, grünen H2 bis 2030 auf gegen 1,5 Euro je Kilogramm gedrückt werden können. Zur Einordnung: Konventionell hergestellter Wasserstoff ist derzeit für rund 1,50 Euro je Kilogramm zu haben. 

Wasserstoff wird erst unter hohem Druck flüssig und lässt sich nur so gut transportieren. Das ist kompliziert und teuer. Deswegen arbeiten Forschende daran, den Wasserstoff vorübergehend an Flüssigkeiten, flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC), zu binden um ihn leichter transportieren zu können.

Wasserstoff kann in gewissen Mengen bereits heute in das bestehende Gasnetz eingespiesen werden. Der Grenzwert liegt derzeit bei bis zu zehn Prozent. Potenziell sind allerdings auch höhere Anteile denkbar. Der zusätzliche Wasserstoff kann dann wie Erdgas verbrannt werden und führt nur zu Wasserdampf. Zudem lässt sich mithilfe von Brennstoffzellen Wärme und Strom aus Wasserstoff gewinnen. Wie Wasserstoff in das Energienetz der Zukunft eingebunden werden könnte, kann man hier nachlesen: Kopernikus-Projekt ENSURE.

Ja, die gibt es. Die EU beispielsweise hat eine Wasserstoffstrategie erarbeitet. Mehr dazu hier. Auch in Deutschland gibt es eine nationale Wasserstoffstrategie. Bund und Bundesländer fördern 62 Wasserstoff-Grossprojekte mit 8.3 Mrd. Euro. Gefördert werden dabei auch Forschungsprojekte, wie etwa dieses, namens Kopernikus.

Die Schweiz hinkt EU und Deutschland allerdings in Sachen Wasserstoff-Strategie deutlich hinterher, den eine solche existiert bislang noch nicht. Wasserstoff ist ein Thema in den Energieperspektiven 2050+ und ein wichtiger Bestandteil im neuen Gasversorgungsgesetz. Und auch die Forschung zum Thema H2 wird beispielsweise im Rahmen des Forschungsprogramm «Swiss Energy research for the Energy Transition» (SWEET) gefördert.

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