Die Verbrennung fossiler Brennstoffe gilt als Hauptursache der globalen Erwärmung. Bei der Verbrennung von Öl, Gas und Kohle werden grosse Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid in die Luft freigesetzt, wodurch die Wärme in der Atmosphäre gespeichert wird. Um die Erwärmung zu stoppen, verpflichten sich die Regierungen, ihre Volkswirtschaften in den nächsten dreissig Jahren CO₂-neutral zu gestalten.
Die Regierungen bauen alternative grüne Energiequellen aus, die an die Stelle fossiler Brennstoffe treten sollen. Eine wichtige Rolle spielt dabei grüner Wasserstoff, der aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in der Stromerzeugung, im Verkehrswesen, in der Wärme- und Stromerzeugung in Gebäuden und in der Industrie oft als Energiequelle von morgen bezeichnet wird. Die Regierungen, insbesondere in Europa, stellen den grünen Wasserstoff, der aktuell noch teuer ist, in den Mittelpunkt ihrer Pläne für die Energiewende.

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Der Autor

Dominik Schmaus, Senior Product Manager, VanEck, Frankfurt.

Grüner, blauer und grauer Wasserstoff

Wasserstoff ist das weltweit am häufigsten vorkommende Gas und wird oft durch Elektrolyse von Wasser gewonnen. Sogenannter «grüner» Wasserstoff soll eine entscheidende Rolle beim Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft spielen. Grüner Wasserstoff wird durch die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen und dessen Durchleitung durch einen Elektrolyseur erzeugt, der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Da er nahezu emissionsfrei ist, gilt grüner Wasserstoff als optimale Methode der Wasserstofferzeugung. Es gibt ein ganzes Spektrum von Farben, die zur Beschreibung von Wasserstoff verwendet werden, je nachdem, wie er erzeugt wird. Blauer Wasserstoff wird beispielsweise durch Dampf-Methan-Reformierung (SMR) von fossilen Brennstoffen unter Abscheidung der Treibhausgasemissionen hergestellt. Er gilt als Zwischenlösung für die Energiewende. Die wichtigste andere Form ist grauer Wasserstoff, der durch SMR aus fossilen Brennstoffen erzeugt wird und bis 2050 auslaufen muss, wenn das 2-Grad-Ziel noch erreicht werden soll.

Im Rahmen des Pariser Klimaabkommens haben die EU und mehr als 190 Staaten eine Vereinbarung unterzeichnet, die darauf abzielt, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur «deutlich unter 2 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu halten und die Bemühungen fortzusetzen, den Temperaturanstieg noch weiter auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen». Es werden bereits Massnahmen ergriffen, um bis 2050 oder früher Kohlenstoffneutralität zu erreichen. In den USA hat Präsident Joe Biden sein 2-Milliarden-Dollar-Infrastrukturprogramm verabschiedet, das rund 350 Milliarden Dollar für Investitionen in saubere Energie vorsieht.

Um seine Wasserstoffindustrie zu stärken, führt Südkorea Massnahmen durch, um eine beträchtliche Binnennachfrage zu erzeugen, die notwendige Infrastruktur zu entwickeln und eine globale Lieferkette aufzubauen. Im Fokus stehen die Bereiche Verkehr, Stromerzeugung und Industrie. Bis 2030 will Südkorea 30 000 hochmobile Wasserstofffahrzeuge wie Busse und Lastwagen produzieren und 70 Tankstellen für flüssigen Wasserstoff im Land errichten.

 

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Unterdessen hat die chinesische Regierung vor kurzem ihren ersten langfristigen Wasserstoffplan für den Zeitraum von 2021 bis 2035 vorgestellt. Der Plan sieht einen stufenweisen Ansatz vor, um eine heimische Wasserstoffindustrie zu fördern, die Technologie- und Produktionskapazitäten zu verbessern und mit der Verpflichtung des Landes zu Kohlenstoffspitzenwerten und Neutralität in Einklang zu bringen. Auch in der Schweiz wird zum Thema Wasserstoff aktiv gearbeitet. EPFL-Wissenschafterinnen und -Wissenschafter haben eine Methode untersucht, um Wasser aus der Atmosphäre zu gewinnen und es in Wasserstoff umzuwandeln.

Wasserstoff wird künftig voraussichtlich weitverbreitet sein und eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen und dazu beitragen, fossile Brennstoffe in der kohlenstofffreien Wirtschaft von morgen zu ersetzen. Zu den Anwendungsbereichen gehören Stromerzeugung, Verkehr, Industrieenergie, Wärme und Strom für Gebäude; zudem dient er als Ausgangsstoff für industrielle Anwendungen.