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Wasserstoffproduktion muss sauberer werden

Während aus dem Auspuff eines Brennstoffzellen-Autos nur Wasserdampf entweicht, wird bei der Herstellung des Wasserstoffs das Treibhausgas Kohlendioxid freigesetzt. Das muss sich ändern, damit der Wasserstoffantrieb zu einer wirklich umweltfreundlichen Alternative wird.

Wasserstoff ist theoretisch unbegrenzt verfügbar: Es ist das chemische Element, das im Universum am häufigsten vorkommt. Der überwiegende Teil der Wasserstoff-Vorkommen auf der Erde ist allerdings gebunden, als H2O. Der molekulare Wasserstoff H2, der sich auch vertanken lässt, muss darum hergestellt werden.

Welche Verfahren dafür möglich und schon heute genutzt werden, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Wuppertal Instituts kürzlich in einer Auftragsstudie für Shell beschrieben. Der überwiegende Teil der heutigen globalen Wasserstoffproduktion erfolgt aus fossilen Energieträgern, überwiegend aus Erdgas. Nur ein kleiner Anteil Wasserstoff (5 Prozent) wird mittels Elektrolyse produziert, wozu derzeit Strom aus verschiedenen Quellen genutzt wird.


Für die Zukunft ist davon auszugehen, dass die Wasserstofferzeugung aus Elektrolyse deutlich attraktiver wird, wenn zunehmend (überschüssiger) Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht.


Die zweite Abbildung zeigt prinzipielle Prozessschritte für die industrielle Bereitstellung von Wasserstoff. Es wird deutlich, dass für die wichtigsten Prozesse mehrere Rohstoffe genutzt werden können, die zwar eine Anpassung der Prozessführung, aber keine grundsätzlich neuen Verfahren notwendig machen. Zu nennen sind die Dampfreformierung als derzeit wichtigster Herstellungsprozess, sowie die partielle Oxidation, die autotherme Reformierung sowie die Vergasung fester Brennstoffe. Zusätzlich wird die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus diversen Quellen sowie die Nutzung von industriellem «Rest-Wasserstoff» betrachtet. Je nach Herstellverfahren enthält das gewonnene Wasserstoff-Produktgas unerwünschte Stoffe (wie Kohlenmonoxid, CO) und Verunreinigungen; das gilt insbesondere für die thermo- und biochemischen Verfahren. Je nach Verwendungszweck muss das Produktgas einer Nachreinigung unterzogen werden; teilweise werden auch bereits die Ausgangsstoffe bearbeitet.

Die Studienautoren attestieren der Wasserstoff-Energie ein grosses Potenzial, um Umweltziele zu erreichen. 113 Mio. Brennstoffzellen-Pkw könnten in 2050 bis zu 68 Mio. Tonnen Kraftstoff sowie fast 200 Mio. Tonnen CO2-Emissionen einsparen. Dadurch könnten sie einen wichtigen Beitrag zur Energieeinsparung und Treibhausgasminderung im Verkehrssektor leisten. Voraussetzung dafür ist, dass die Wasserstoffproduktion möglichst umweltverträglich wird. Nur mit dem Ausbau des «grünen Wasserstoffs» aus regenerativen Energien ist die Brennstoffzelle eine wirklich umweltfreundliche Alternative.

Quelle: Shell Wasserstoff-Studie 2017