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Top-Innovationen 2020: Wasserstoffenergie ohne Treibhausgase

Die Produktion von grünem Wasserstoff steckt noch in den Kinderschuhen. In den kommenden Jahrzehnten soll er aber maßgeblich dabei helfen, die Pariser Klimaziele zu erreichen.
Wind und WasserLaden...

Wasserstoff gilt seit Jahrzehnten als eine verlockende Energiequelle. Verbrennt man ihn, so bleibt Wasser als einziger Rückstand. Der somit eigentlich klimafreundliche Brennstoff bringt allerdings ein Problem mit sich: Stellt man ihn mit traditionellen Verfahren her, so ist der Prozess alles andere als kohlendioxidfrei. Hierbei entsteht – neben größeren Mengen CO2 – »grauer« Wasserstoff. Wird das Treibhausgas nach dem Prozess abgetrennt und gespeichert, bevor es in die Atmosphäre entweichen kann, spricht man von blauem Wasserstoff.

Grüner Wasserstoff ist anders. Er fällt bei einer Elektrolyse an, bei der das Wassermolekül H2O ohne weitere Nebenprodukte in Sauerstoff- und Wasserstoffatome zerlegt wird. Um Wasser per Elektrolyse zu trennen, ist traditionell so viel Elektrizität nötig, dass es kaum Sinn ergab, Wasserstoff auf diese Weise zu erzeugen. Doch die Situation ändert sich nun vor allem aus zwei Gründen: Zum einen fallen bei der Erzeugung von erneuerbarer Energie in Spitzenzeiten beträchtliche Mengen von überschüssigem Strom an. Anstatt ihn in Batterietürmen zu speichern, kann man damit Elektrolyse betreiben und Energie dann indirekt in Form von Wasserstoff speichern.

Die spannendsten Technikinnovationen des Jahres 2020

Welche technischen Fortschritte haben das Potenzial, das Gesundheitswesen, ganze Industriezweige oder gar Gesellschaften in drei bis fünf Jahren zu revolutionieren? Die zehn besten aus 75 nominierten »Innovationen des Jahres 2020« hat ein Team aus Fachleuten gewählt, einberufen vom Weltwirtschaftsforum sowie vom US-Wissenschaftsmagazin »Scientific American«.

Wir stellen die Top-10 in den letzten zwei Wochen des Jahres vor:

Zum anderen werden gerade die Geräte für die Elektrolyse, die Elektrolyseure, immer effizienter. Unternehmen arbeiten derzeit an der Entwicklung eines Typs von Elektrolyseur, der grünen Wasserstoff genauso günstig produzieren können soll wie grauen oder blauen Wasserstoff. Branchenanalysen zufolge könnten sie dieses Ziel im kommenden Jahrzehnt erreichen.

Wasserstoffproduktion als Teil des erneuerbaren Energiesystems

In der Zwischenzeit integrieren Energieunternehmen schon die ersten Elektrolyseure direkt vor Ort in erneuerbare Energieprojekte. Zum Beispiel plant ein Konsortium von Unternehmen, das hinter einem Projekt namens Gigastack steht, den Offshore-Windpark Hornsea Two von Ørsted mit großen 100-Megawatt-Elektrolyseuren auszurüsten, um hier grünen Wasserstoff im industriellen Maßstab zu erzeugen.

Aktuelle erneuerbare Technologien wie Sonne oder Wind können den Energiesektor um bis zu 85 Prozent dekarbonisieren, indem sie Gas und Kohle durch sauberen Strom ersetzen. Andere Teile der Wirtschaft, wie die Schifffahrt und die verarbeitende Industrie, sind schwieriger zu elektrifizieren, da sie oft Brennstoffe mit hoher Energiedichte oder Wärme bei hohen Temperaturen benötigen.

Grüner Wasserstoff hat vor allem in diesen Sektoren Potenzial. Der Energy Transitions Commission zufolge, einem Zusammenschluss aus Akteuren der Industrie, ist grüner Wasserstoff eine von vier notwendigen Technologien, um das Ziel des Pariser Klimaabkommens zu erreichen. Damit ließen sich mehr als zehn Gigatonnen Kohlendioxid pro Jahr einsparen – aus den anspruchsvollsten Industriesektoren, darunter Bergbau, Bauwesen und Chemie.

Obwohl die Produktion von grünem Wasserstoff noch in den Kinderschuhen steckt, investieren Länder – vor allem diejenigen, die günstig erneuerbare Energie herstellen können – in die Technologie. Australien will Wasserstoff exportieren, den es mit seiner reichlich vorhandenen Sonnen- und Windenergie herstellen würde. Chile hat Pläne für die Wasserstoffproduktion im Norden des Landes, wo Solarstrom im Überfluss vorhanden ist. China will bis 2030 eine Million Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen auf die Straße bringen.

Ähnliche Projekte haben auch Südkorea, Malaysia und Norwegen angestoßen. In den USA will der Bundesstaat Kalifornien Busse mit fossilen Brennstoffen bis 2040 auslaufen lassen. Und die kürzlich veröffentlichte Wasserstoffstrategie der Europäischen Kommission für 2030 fordert eine Erhöhung der Wasserstoffkapazität von heute 0,1 Gigawatt auf 500 Gigawatt bis 2050. All das zusammengenommen, so prognostizierte die Bank Goldman Sachs Anfang 2020, wird grünen Wasserstoff bis 2050 zu einem Zwölf-Billionen-Dollar-Markt entwickeln.

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