Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol H (für lateinisch hydrogenium „Wassererzeuger“; von altgriechisch ὕδωρ hydōr „Wasser“ und γίγνομαι gignomai „werden, entstehen“) und der Ordnungszahl 1. Im Periodensystem steht es in der 1. Periode und der 1. IUPAC-Gruppe (Quelle: Wikipedia).
Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum, jedoch nicht in der Erdrinde. Er ist Bestandteil des Wassers und beinahe aller organischen Verbindungen. Somit kommt gebundener Wasserstoff in sämtlichen lebenden Organismen vor (Quelle: Wikipedia).
Wasserstoff ähnelt dem Erdgas: Er ist gasförmig und verursacht bei der Verbrennung sehr hohe Temperaturen. Er ist daher als Kraftstoff in der Industrie und im Verkehrssektor sehr nützlich. Er kann aber auch als Rohstoff für die Herstellung aller Arten von Kunststoffen verwendet werden, die heute aus Erdöl hergestellt werden.
Chemisch enthält eine Tonne Wasserstoff eine Energiemenge von 33.330 Kilowattstunden. Das entspricht dem durchschnittlichen jährlichen Strom-Energieverbrauch von 11 Drei- Personen-Haushalten in einem Mehrfamilienhaus (ohne Durchlauferhitzer). Allerdings kann die chemische Energie nicht zu 100 Prozent in nutzbare Energie umgewandelt werden. Auf dem Weg zum Verbraucher geht je nach Nutzungspfad ein Teil der Energie verloren.
Je nach Herstellungspfad werden verschiedene „Wasserstoffarten“ nach den Farben Grau, Blau, Türkis und Grün unterschieden.
Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen (Kohlenwasserstoffen) durch die Spaltung (Dampfreformierung) von Erdgas gewonnen. Seine Erzeugung ist – abhängig vom eingesetzten fossilen Ausgangsstoff – mit erheblichen CO2-Emissionen verbunden.
Bei Blauem Wasserstoff wird dieses CO2 abgeschieden und gespeichert (Englisch: Carbon Capture and Storage, CCS). Das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 gelangt so nicht in die Atmosphäre. Blauer Wasserstoff ist demnach grauer Wasserstoff, dessen CO2 bei der Entstehung jedoch abgeschieden und gespeichert wird (Carbon Capture and Storage, CCS) oder zur Erzeugung von Kraft-, Treib- oder Grundstoffen verwendet wird (Carbon Capture and Utilization, CCU). Das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 soll mit der CCS-Option durch langfristige unterirdische Speicherung treibhausgasneutral gebunden werden. Im Fall von CCU-Technologien ergibt sich jedoch eine individuelle Treibhausgasbilanz. Diese hängt von der Lebensdauer der hergestellten Produkte bis zur Wiederfreisetzung des gebundenen CO2 in die Atmosphäre ab. Wegen der extrem langen Verweildauer von CO2 als Treibhausgas in der Atmosphäre sind nur äußerst langlebige Produkte (viele Jahrhunderte) geeignet, im Sinne der Begrenzung der laufenden Erderhitzung eine Klimaneutralität zu unterstützen.
Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) 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.
Grüner Wasserstoff wird durch Wasser-Elektrolyse mit erneuerbarem Strom hergestellt. Die Herstellung ist CO2-frei. Nur Grüner Wasserstoff ist wirklich klimafreundlich. Denn nur bei Grüner Wasserstoff fällt in der Produktion kein CO2 an. Zum Vergleich: Beim herkömmlichen (grauen) Wasserstoff entstehen bei der Aufspaltung von Erdgas pro Tonne Wasserstoff rund zehn Tonnen CO2 als Abfallprodukt. Bei blauem Wasserstoff wird dieses CO2 zwar eingefangen und gespeichert – allerdings birgt die Speicherung Risiken, Kosten und wird von der Gesellschaft nicht akzeptiert. Grüner Wasserstoff lässt sich dort am sinnvollsten produzieren, wo genügend erneuerbare Energie zur Verfügung steht, um die Wasser-Elektrolyse zu betreiben. Das Bundesforschungsministerium setzt aus diesem Grund auf strategische Partnerschaften mit Süd- und Westafrika sowie mit Australien. Dort herrschen hervorragende Bedingungen, um Strom aus Wind und Sonne auf ungenutzten Flächen zu produzieren.
Relevant ist Wasserstoff vor allem in den Bereichen, in denen Elektrifizierung in absehbarer Zeit nicht möglich ist, das heißt: Im Bereich Flug-, Fern-, Schwerlast- und Schiffsver kehr. Durch Wasserstoff in synthetischen Kraftstoffen lassen sich diese Verkehrsbereiche klimafreundlich umgestalten. Auch der Antrieb durch reinen Wasserstoff ist eine Option.
Rotterdam 20250 – Es wird erwartet, dass bspw. die niederländische Nachfrage nach Wasserstoff im Jahr 2050 bis zu 15 Mt. jährlich betragen wird. Wenn die Hälfte davon über Rotterdam transportiert wird, sind das 7 Mt. Die Nachfrage nach Wasserstoff über Rotterdam aus den Nachbarländern (insbesondere in Deutschland) wird im Jahr 2050 voraussichtlich rund 13 Mt. betragen. Die erforderliche Erzeugung in und der Import über Rotterdam wird daher 20 Mt. betragen. Für eine solche Produktionsmenge ist eine Windkapazität von 200 GW erforderlich. Im niederländischen Teil der Nordsee wird heute 1 GW Windenergie erzeugt. Dies kann bis 2050 auf 60-70 GW ansteigen. Der überwiegende Teil des Wasserstoffs muss daher importiert werden. Dafür werden Importterminals und Pipelines benötigt, wie sie derzeit für Öl(produkte) genutzt werden. Ab 2030 ist ein Import und Transport in großem Umfang in das Hinterland vorgesehen, um die Industrie in Geleen, Limburg, und Nordrhein-Westfalen mit nachhaltiger Energie versorgen zu können.
„Wasserstoff ist die Energie des 21. Jahrhunderts. In Nordwesteuropa können wir nicht genug Wasserstoff erzeugen. Daher werden große Mengen importiert werden müssen.“
CEO des Hafenbetriebs Rotterdam, Allard Castelein, CEO
Zur nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung siehe https://www.bmbf.de/files/die-nationale-wasserstoffstrategie.pdf (Stand Juni 2020)
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Marco A. Pazzaglia 