Die Rolle von Wasserstoff für die Dekarbonisierung

Markus Lehner & Robert Obenaus-Emler (Montanuniversität Leoben)

Vollständiger Artikel als PDF
Eu Wasserstoffverbrauch
Gesamter jährlicher Wasserstoffverbrauch in der Europäischen Union nach Anwendungsgebiet in TWh für das Jahr 2015 (Quelle: eigene Darstellung, adaptierte Grafik und Zahlen aus [1])

Derzeit wird in der EU etwa 10 Mio. t Wasserstoff jährlich vornehmlich in der chemischen und petrochemischen Industrie als Reaktionspartner verbraucht. Die Wasserstoffherstellung basiert nach dem Stand der Technik fast ausschließlich auf fossilen Quellen mit einem erheblichen Ausstoß an Treibhausgasen.

Wasserstoff mit reduziertem CO2-Fußabdruck spielt eine zentrale Rolle in der Dekarbonisierung der Sektoren Mobilität und Transport durch wasserstoffbasierte Brennstoffenzellenantriebe, Wärmeerzeugung durch Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas oder der kompletten Umstellung des Erdgasnetzes auf grüne Gase sowie durch Einsatz von Wasserstoff als Rohstoff oder Reduktionsmittel in energieintensiven Industriesparten. Darüber hinaus wird er zur chemischen Speicherung von Überschüssen aus der fluktuierenden, erneuerbaren Stromproduktion benötigt (Power-to-Gas).

Zur Wasserstofferzeugung mit einem reduziertem CO2-Fußabdruck können eine Reihe unterschiedlicher Verfahren herangezogen werden: die Wasserelektrolyse – angetrieben mit erneuerbarem Strom, die Vergasung oder Fermentation von Biomasse mit nachfolgenden Umwandlungs- und Aufreinigungsprozessen sowie die klassischen Erzeugungstechnologien Reformierung und partielle Oxidation mit einer dauerhaften Speicherung des CO2 (CCS). Zudem kann aus Erdgas durch Methanpyrolyse mit vergleichsweise geringem Energieaufwand Wasserstoff und als verwertbares Nebenprodukt fester Kohlenstoff hergestellt werden.

Jedoch sind alle genannten Verfahren derzeit entweder technologisch oder hinsichtlich der notwendigen Energie- oder Rohstoffbereitstellung limitiert. Daher scheitert gegenwärtig eine Dekarbonisierung durch Wasserstoff weniger an den bereits vorhandenen, teilweise technisch ausgereiften Nutzungsoptionen, als an der Bereitstellung von Wasserstoff in den benötigten Mengen.

[1] „Hydrogen Roadmap Europe, Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking, 2019. DOI: 10.2843/341510“