Wasserstoff im Energiesystem
Wasserstoff – Energieträger der Zukunft
Wasserstoff und Strom aus erneuerbaren Energien
Grundsätzlich ist Wasserstoff in allen Anwendungsbereichen, etwa Verkehr, Industrie und Gebäuden denkbar. Der Einsatz im Sinne der Nutzung gespeicherter Energie ist vor allem dort sinnvoll, wo erneuerbare Energien nicht direkt genutzt werden können.
Die Umwandlung von Wasserstoff in unterschiedliche Energiearten ist möglich: Wasserstoff kann als Endenergieträger in der direkten Nutzung, zum Einsatz kommen, beispielsweise der Stahlindustrie. Als Sekundärenergieträger kann Wasserstoff zur Herstellung von Methan, Benzin, Diesel oder Kerosin genutzt werden. Wasserstoff kann in Brennstoffzellen genutzt werden, um Strom für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke bereitzustellen. Wird der Wasserstoff aus erneuerbaren Energien gewonnen, ist der Aufbau einer klimaneutralen Energiewirtschaft möglich.
Wasserstoffherstellung aus erneuerbaren Primärenergien ermöglicht eine klimaneutrale Energiewirtschaft.
Sektorenkopplung – Verbindung unterschiedlicher Infrastrukturen
Die Sektorenkopplung, also die Nutzung von Wasserstoff in den Sektoren Energiewirtschaft (Strom, Wärme und Gas), Mobilität und Industrie macht die Verbindung verschiedenen Infrastrukturen möglich und ist unverzichtbar für die Energiewende.
Wasserstoff kann eine bedeutende Rolle dabei spielen, erneuerbare Energien nicht ausschließlich zur Stromerzeugung zu nutzen, sondern umzuwandeln und auch zu speichern. Ein nicht direkt nutzbarer Überschuss zukünftiger Erneuerbaren Energien kann dann umgewandelt und gespeichert werden. Auch der umgekehrte Weg ist möglich: Energie kann dann bereitgestellt werden, wenn nicht genügend Energie aus Erneuerbaren Quellen zur Verfügung steht, etwa bei schwacher Wind-, Wasser- und Solarstromproduktion. Der Aufbau einer leistungsfähigen Wasserstoffwirtschaft ist dazu notwendig.
Sogenannte »Power-to-X«-Technologien (»PtX«) ermöglichen die Verbindung verschiedener Sektoren. Dazu kann die Eigenschaft von Wasserstoff genutzt werden, sich einfach und effizient in unterschiedliche Energieformen umwandeln zu lassen.
Ein Beispiel hierfür ist Power-to-Gas (»PtG«), also die Umwandlung elektrischer Energie zu Gas bzw. Wasserstoff: Mittels Strom aus Erneuerbaren Energien wird per Elektrolyse grüner Wasserstoff hergestellt und gespeichert. Dadurch werden Strom- und Gasinfrastruktur gekoppelt. Stehen nicht genügend Erneuerbare Energien zur Verfügung, kann beispielsweise mittels Brennstoffzelle oder Gaskraftwerk rückverstromt werden. Das erzeugte Brenngas kann außerdem in Form von Power-to-Fuel (»PtF«) als Treibstoff weiterverarbeitet werden oder auch als chemischer Rohstoff dienen.
Die Verwendung von Wasserstoff
Genau wie Wasserstoff auf unterschiedlichen Wegen hergestellt werden kann, ist auch seine Nutzung als Energieträger und verschiedene Art und Weise möglich. Unterschiede in der Anwendung liegen unter anderem im Wirkungsgrad. Diese Zahl beschreibt die Effizienz einer technischen Vorrichtung als Verhältnis von zugeführter Energie zur nutzbaren Energie.
In Brennstoffzellen kann mit Wasserstoff elektrische Energie erzeugt werden, energieeffizient und mit hohem Wirkungsgrad, außerdem leise und vollständig ohne Schadstoffemission wie etwa Treibhausgasen. Brennstoffzellen sind keine einfachen Brenner, sondern basieren auf einer chemischen Reaktion.
Wasserstoff kann direkt als Brenngas eingesetzt werden, etwa um Wärme zu gewinnen oder auch in Wärmekraftmaschinen wie z.B. Ottomotoren. Diese Art der Nutzung ist besonders effizient und besitzt einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad.
