Wasserstoff kurz erklärt
Wasserstoff – Energieträger der Zukunft
Wasserstoff – Element und Energieträger
Wasserstoff ist ein chemisches Element
Wasserstoff ist das Element mit der geringsten Atommasse, der geringsten Dichte und der höchsten Energie pro Masse.
Das häufigste Element im Universum ist Wasserstoff, auf der Erde ist Wasserstoff als Bestandteil des Wasser (H₂O) in nahezu alle organischen Verbindungen zu finden. Der Mensch selbst besteht etwa zu 10% aus Wasserstoff. In seiner reinen Form hingegen ist Wasserstoff deutlich seltener zu finden und liegt dann in der Regel als geruchsloses Gas vor: Molekularer Wasserstoff ist extrem entzündlich, daher auch bekannt unter dem Begriff »Knallgas«.
Das chemische Symbol von Wasserstoff ist H2, gebräuchlich ist auch der Begriff »Hydrogen«. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht Wasserdampf (H₂O), jedoch keine umwelt- oder klimaschädlichen Stoffe.
Wasserstoff ist keine Entdeckung der Neuzeit, sondern wurde bereits 1766 vom Chemiker und Physiker Henry Cavendish entdeckt, der das Gas aufgrund seiner Brennbarkeit »inflammable air« nannte, was soviel wie »brennbare Luft« bedeutet.
Wasserstoff ist ein Energieträger
In industriellen Anwendungen kommt Wasserstoff schon heute für eine Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz.
Wasserstoff wir in der chemischen Industrie zur Herstellung von Düngemittel, in Erdölraffinerien oder bei der Metallgewinnung eingesetzt. Heute liegt der Fokus der Nutzung zunehmend auf der Rolle des Wasserstoffs für eine erfolgreiche Energiewende.
- Gasförmiger Wasserstoff (H2) kann in Pipelines bzw. Rohrleitungen von Produktionsstätten zu Abnehmern transportiert werden.
- Druckwasserstoff (CGH2, »compressed gaseous hydrogen«) wird unter 350 Bar bis 700 Bar Druck in Tanks gespeichert und beispielsweise für Brennstoffzellen bzw. mobile Anwendungen mit eher niedrigeren Wasserstoffmengen genutzt.
- Flüssigwasserstoff (LH2, »liquid hydrogen«) in großen Mengen ist für industriellen Anwendungen üblich. Hierzu wird Wasserstoff stark heruntergekühlt, bei knapp unter -250°C liegt Wasserstoff dann als Flüssigkeit vor.
Transport von Wasserstoff in Pipelines, LKWs oder noch in Form von Strom
Wasserstoff ist heute damit ein flexibel einsetzbarer und einfach transportierbarer Energieträger. Der Transport ist in LKWs oder (bestehenden) Gaspipelines möglich. Regenerativ erzeugter Strom kann dort, wo Wasserstoff benötigt wird, umgewandelt werden.
Die Herstellung von Wasserstoff
Wird Wasserstoff mit erneuerbaren Energien hergestellt, ist er klimafreundlich und ermöglicht die Errichtung einer Energieversorgung, die von fossilen Energieträgern unabhängig ist.
Energieträger sind Stoffe, deren Energiegehalt nutzbar gemacht werden können. Energieträger, die in der Natur vorkommen, nennt man Primärenergie – Sonnenstrahlung, Holz, Steinkohle, Biomasse, Braunkohle, Erdöl, Erdgas etc. Zwar werden Primärenergieträger mitunter direkt genutzt, oft jedoch ist die Umwandlung in andere Energieträger zweckmäßig, da diese einfacher gelagert, transportiert oder weiterverwendet werden können. Beispiele für Sekundärenergieträger sind Diesel und Benzin aus Erdöl, Strom aus Sonneneinstrahlung oder Strom aus Uranerz.
Da Wasserstoff in der Natur nicht in freier Form vorkommt, muss er aus anderen Energieformen gewonnen werden, immer durch die Aufspaltung bzw. Zerlegung oder »Reformierung« von Stoffen, in denen Wasserstoff enthalten ist. So kann etwa Wasser (H₂O) in Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H₂) zerlegt werden, aber auch Erdgas bzw. Methan (CH4). Es existierten also verschiedene Verfahren, etwa die Dampfreformierung, Kohle- und Biomassevergasung oder auch die Elektrolyse. Bei den meisten dieser Verfahren entstehen Nebenprodukte wie etwa das Treibhausgas Kohlendioxid bzw. CO₂.
Wasserstoff ist nur so nachhaltig oder »sauber«, wie die Energieform, aus der er gewonnen wird.
Wasserstoff kann aus den erneuerbaren Primärenergien Sonnenenergie, Wasserkraft, Wind oder Biomasse hergestellt werden.
Die Farben des Wasserstoffs
Je nach Herstellungsart und entstehenden Nebenprodukten werden Wasserstoff unterschiedliche Farben zugeordnet.
Diese Farben dienen dazu, die Herstellungsarten und damit auch den Grad an Klimaneutralität anzuzeigen. Klimaneutral ist Wasserstoff dann, wenn es CO₂-neutral hergestellt wird, bei seiner Herstellung also keine Treibhausgase freigesetzt werden. In Deutschland wird derzeit ein Großteil des erzeugten Wasserstoffs mittels Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen.
- pinker Wasserstoff: Gewinnung durch Elektrolyse mittels Strom aus Atomkraftwerken.
- grauer Wasserstoff: Gewinnung durch die Dampfreformierung von Erdgas oder Rohbenzin, hohe CO2-Emissionen. Grauer Wasserstoff ist nicht klimaneutral.
- blauer Wasserstoff: Gewinnung durch die Dampfreformierung von Erdgas oder Rohbenzin, Abscheidung und Bindung des entstehenden CO2. Das entstehende CO2 wird dabei dauerhaft gespeichert und entweicht nicht in die Atmosphäre.
- türkiser Wasserstoff: Gewinnung durch Methanpyrolyse, hierbei fällt fester Kohlenstoff an, der dauerhaft gespeichert oder industriell weiterverwendet werden kann.
- grüner Wasserstoff: Gewinnung durch Dampfreformierung mit CO2-Abscheidung und Speicherung oder durch Elektrolyse aus Strom aus erneuerbaren Energieformen (Sonnenenergie, Wind, Wasserkraft oder Biogas).
Wasserstoff ist je nach Herstellungsart und Farbe mehr oder weniger klimaneutral
