Wasserstoff vielleicht die grüne Zukunft?

Werk

Nachhaltige Wasserstoff-Technik: Eine vielversprechende Lösung

Was­ser­stoff: Die Suche nach umwelt­freund­li­chen und nach­hal­ti­gen Ener­gie­quel­len ist in den letz­ten Jah­ren zu einer der drin­gends­ten Her­aus­for­de­run­gen unse­rer Zeit gewor­den. Eine viel­ver­spre­chen­de Tech­no­lo­gie, die dabei immer mehr an Bedeu­tung gewinnt, ist die Was­ser­stoff­tech­nik.

Was­ser­stoff ist das häu­figs­te Ele­ment im Uni­ver­sum und kann als Ener­gie­trä­ger genutzt wer­den, um sau­be­re Ener­gie zu erzeu­gen. Bei der Ver­bren­nung von Was­ser­stoff ent­steht ledig­lich Was­ser, wodurch kei­ner­lei schäd­li­che Emis­sio­nen frei­ge­setzt wer­den. Dies macht Was­ser­stoff zu einer äußerst attrak­ti­ven Opti­on für eine nach­hal­ti­ge Ener­gie­ver­sor­gung.

Ein wei­te­rer Vor­teil die­ser Tech­nik liegt in ihrer Viel­sei­tig­keit. Was­ser­stoff kann nicht nur zur Strom­erzeu­gung genutzt wer­den, son­dern auch als Treib­stoff für Fahr­zeu­ge die­nen. Brenn­stoff­zel­len­fahr­zeu­ge, die mit die­sem Stoff betrie­ben wer­den, haben den Vor­teil, dass sie kei­ne schäd­li­chen Abga­se pro­du­zie­ren und somit einen wich­ti­gen Bei­trag zur Redu­zie­rung der Luft­ver­schmut­zung leis­ten kön­nen.

Betankung

Wasserstoff als Zwischenspeicher

Dar­über hin­aus bie­tet die Was­ser­stoff­tech­nik auch Mög­lich­kei­ten zur Spei­che­rung von über­schüs­si­ger Ener­gie aus erneu­er­ba­ren Quel­len wie Wind- und Solar­ener­gie. Da die­se Ener­gie­quel­len wet­ter­ab­hän­gig sind, ist es oft schwie­rig, ihre Schwan­kun­gen aus­zu­glei­chen. Durch die Umwand­lung von über­schüs­si­ger Ener­gie in Was­ser­stoff kann die­se gespei­chert und bei Bedarf wie­der in Strom umge­wan­delt wer­den.

Um die Tech­nik wei­ter vor­an­zu­trei­ben, sind jedoch noch eini­ge Her­aus­for­de­run­gen zu bewäl­ti­gen. Eine der größ­ten Hür­den ist die Her­stel­lung aus erneu­er­ba­ren Quel­len in aus­rei­chen­der Men­ge und zu wett­be­werbs­fä­hi­gen Prei­sen. Der­zeit wird er haupt­säch­lich aus fos­si­len Brenn­stof­fen gewon­nen, was mit hohen CO2-Emis­sio­nen ver­bun­den ist. Es ist daher ent­schei­dend, ver­stärkt in die Ent­wick­lung von nach­hal­ti­gen Pro­duk­ti­ons­me­tho­den zu inves­tie­ren.

Lagerung und Transport ist eine Herausforderung

Ein wei­te­res Hin­der­nis ist die Infra­struk­tur für den Trans­port und die Spei­che­rung von Was­ser­stoff. Da Was­ser­stoff ein sehr leich­tes Gas ist, muss es unter hohem Druck oder bei sehr nied­ri­gen Tem­pe­ra­tu­ren gela­gert wer­den, was zusätz­li­che Kos­ten und tech­ni­sche Her­aus­for­de­run­gen mit sich bringt. Hier sind Inves­ti­tio­nen in For­schung und Ent­wick­lung not­wen­dig, um effi­zi­en­te und kos­ten­güns­ti­ge Lösun­gen zu fin­den.

Trotz die­ser Her­aus­for­de­run­gen bie­tet die Was­ser­stoff­tech­nik ein enor­mes Poten­zi­al für eine nach­hal­ti­ge Zukunft. Durch den Ein­satz von Was­ser­stoff als sau­be­re Ener­gie­quel­le kön­nen wir nicht nur unse­re Abhän­gig­keit von fos­si­len Brenn­stof­fen redu­zie­ren, son­dern auch einen wich­ti­gen Bei­trag zur Bekämp­fung des Kli­ma­wan­dels leis­ten.

Wie wird Wasserstoff hergestellt?

Was­ser­stoff kann auf ver­schie­de­ne Arten her­ge­stellt wer­den, wobei die gän­gigs­ten Metho­den die Elek­tro­ly­se und die Dampf­re­for­mie­rung sind.

  1. Elek­tro­ly­se: Bei der Elek­tro­ly­se wird Was­ser mit­hil­fe von elek­tri­schem Strom in sei­ne Bestand­tei­le Was­ser­stoff und Sau­er­stoff auf­ge­spal­ten. Dabei fließt ein elek­tri­scher Strom durch eine wäss­ri­ge Lösung von Elek­tro­lyt, meis­tens Natron­lau­ge oder Kali­lau­ge. An den Elek­tro­den fin­det eine Redox­re­ak­ti­on statt, bei der Was­ser­stoff an der Katho­de (nega­tiv gela­de­ne Elek­tro­de) frei­ge­setzt wird und Sau­er­stoff an der Anode (posi­tiv gela­de­ne Elek­tro­de). Die­se Metho­de erfor­dert elek­tri­sche Ener­gie, die aus erneu­er­ba­ren Quel­len wie Wind- oder Solar­ener­gie stam­men kann, um nach­hal­ti­gen Was­ser­stoff zu pro­du­zie­ren.
  2. Dampf­re­for­mie­rung: Die Dampf­re­for­mie­rung ist die am wei­tes­ten ver­brei­te­te Metho­de zur indus­tri­el­len Her­stel­lung. Dabei wird Erd­gas (Methan) mit Was­ser­dampf bei hohen Tem­pe­ra­tu­ren und unter Zuga­be eines Kata­ly­sa­tors erhitzt. Dadurch reagiert das Methan mit dem Was­ser­dampf und es ent­ste­hen Was­ser­stoff und Koh­len­mon­oxid als Haupt­pro­duk­te. Der ent­stan­de­ne Koh­len­mon­oxid-Gas­strom kann wei­ter zu Koh­len­di­oxid umge­wan­delt wer­den, um schäd­li­che Emis­sio­nen zu redu­zie­ren. Die­se Metho­de ist jedoch nicht nach­hal­tig, da sie fos­si­le Brenn­stof­fe ver­wen­det und CO2-Emis­sio­nen ver­ur­sacht.
  3. Bio­mas­se­ver­ga­sung: Eine wei­te­re Metho­de zur Was­ser­stoff­her­stel­lung ist die Ver­ga­sung von Bio­mas­se. Dabei wird Bio­mas­se wie Holz, Stroh oder land­wirt­schaft­li­che Abfäl­le in einem Reak­tor erhitzt, um ein Gas­ge­misch zu erzeu­gen, das haupt­säch­lich aus Was­ser­stoff, Koh­len­mon­oxid und Methan besteht. Der Was­ser­stoff kann dann von den ande­ren Bestand­tei­len getrennt und gerei­nigt wer­den.
  4. Sola­re Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on: Die­se Metho­de nutzt Son­nen­en­er­gie, um Was­ser direkt in Was­ser­stoff und Sau­er­stoff auf­zu­spal­ten. Es gibt ver­schie­de­ne Ansät­ze für die sola­re Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on, wie z.B. die foto­ka­ta­ly­ti­sche Was­ser­spal­tung oder die Ver­wen­dung von Solar­ther­mie zur Erzeu­gung von Dampf für die Elek­tro­ly­se. Die­se Metho­den sind jedoch noch in der Ent­wick­lung und erfor­dern wei­te­re For­schung und tech­no­lo­gi­sche Fort­schrit­te.

Es ist gut zu wis­sen, dass die Nach­hal­tig­keit der Her­stel­lung stark von der ver­wen­de­ten Ener­gie­quel­le abhängt. Wenn erneu­er­ba­re Ener­gien wie Wind- oder Solar­ener­gie ver­wen­det wer­den, kann Was­ser­stoff als sau­be­re und nach­hal­ti­ge Ener­gie­quel­le betrach­tet wer­den. Wenn jedoch fos­si­le Brenn­stof­fe wie Erd­gas ein­ge­setzt wer­den, ent­ste­hen CO2-Emis­sio­nen und der öko­lo­gi­sche Nut­zen des Was­ser­stoffs wird ver­rin­gert. Daher ist es ent­schei­dend, ver­stärkt in nach­hal­ti­ge Pro­duk­ti­ons­me­tho­den zu inves­tie­ren, um den Über­gang zu einer koh­len­stoff­ar­men Was­ser­stoff­wirt­schaft zu ermög­li­chen.

Und die derzeitigen Kosten?

Der Preis für Was­ser­stoff vari­iert je nach Her­stel­lungs­me­tho­de, Regi­on und Nach­fra­ge. Der­zeit ist er noch rela­tiv teu­er im Ver­gleich zu kon­ven­tio­nel­len Ener­gie­trä­gern wie Erd­gas oder Ben­zin. Dies liegt zum Teil dar­an, dass die Was­ser­stoff­in­fra­struk­tur noch nicht so weit ent­wi­ckelt ist und die Pro­duk­ti­on in vie­len Fäl­len auf fos­si­len Brenn­stof­fen basiert.

Der Preis aus Elek­tro­ly­se, der als nach­hal­ti­ge­re Opti­on gilt, liegt der­zeit zwi­schen 4 und 6 Euro pro Kilo­gramm. Die­ser Preis kann jedoch stark schwan­ken und hängt von Fak­to­ren wie dem Strom­preis, der Aus­las­tung der Elek­tro­ly­se­an­la­gen und den Ska­len­ef­fek­ten ab.

Was­ser­stoff aus Dampf­re­for­mie­rung, der auf Erd­gas basiert, ist der­zeit güns­ti­ger und kos­tet etwa 1 bis 2 Euro pro Kilo­gramm. Die­se Metho­de ist jedoch nicht nach­hal­tig und ver­ur­sacht CO2-Emis­sio­nen.

Es wird erwar­tet, dass sich die Kos­ten in Zukunft durch tech­no­lo­gi­sche Fort­schrit­te und eine ver­stärk­te Nut­zung erneu­er­ba­rer Ener­gien ver­rin­gern wer­den. Die stei­gen­de Nach­fra­ge nach Was­ser­stoff als sau­be­rem Ener­gie­trä­ger könn­te auch dazu bei­tra­gen, die Kos­ten zu sen­ken.

 

Über Manfred 46 Artikel
Mit der Natur eins sein und die Zusammenhänge besser verstehen.

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