Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft und insbesondere grüner Wasserstoff, steht im Fokus, um die Bemühungen zur Dekarbonisierung der Volkswirtschaften zu unterstützen. Wie grüner Wasserstoff als Energiespeicher in Verbindung mit Photovoltaik (PV) funktioniert, wer davon profitieren könnte und welche Vorteile diese Technologie bietet, sind wichtige Fragen, die wir hier beleuchten.
Grüner Wasserstoff:
Die Zukunft der Energiespeicherung
Wasserstoff: Ein Element im Blickpunkt
Wasserstoff, das erste Element im Periodensystem mit dem Symbol H, ist das leichteste und am häufigsten vorkommende Gas im Universum. Unter Standardbedingungen ist Wasserstoff farblos, geruchlos und nichtmetallisch. Es ist der Baustein des Lebens auf der Erde und weist den höchsten Heizwert und die höchste Verbrennungswärme im Verhältnis zur Masse auf. Wasserstoff wird bereits seit dem 18. Jahrhundert als Energieträger erforscht und gilt heute als vielversprechender Kandidat für die zukünftige Energieversorgung.
Arten von Wasserstoff
Die breite Nutzung von Wasserstoff zur Energiegewinnung wird durch die Art seiner Herstellung beeinflusst. Die gängigsten Methoden zur Wasserstoffproduktion, wie die Dampfreformierung von Methan oder die Kohlevergasung, erzeugen grauen Wasserstoff und gehen mit erheblichen Kohlendioxidemissionen einher. Diese Methoden erzeugen bis zu 19 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff (bei der Vergasung) bzw. etwa 9-10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff (bei der Methan-Dampfreformierung). Diese emissionsintensiven Prozesse müssen überwunden werden, um die Klimaziele zu erreichen.
Es gibt verschiedene Arten von Wasserstoff, darunter:
Grauer Wasserstoff: Dieser wird aus den genannten Verfahren gewonnen und ist umweltschädlich.
Blauer Wasserstoff: Ähnlich wie grauer Wasserstoff, jedoch mit CO2-Abscheidung und -Speicherung, was technische Herausforderungen mit sich bringt.
Türkisfarbener Wasserstoff: Er wird durch Pyrolyse von Erdgas hergestellt und erzeugt reine Kohle als Nebenprodukt, was jedoch noch in der Entwicklung ist.
Grüner Wasserstoff: Dieser Begriff steht für emissionsfreien Wasserstoff, der durch die Wasserelektrolyse gewonnen wird. Dieser Prozess ist der Schlüssel zur Erzeugung von grünem Wasserstoff und setzt auf erneuerbare Energiequellen, insbesondere Photovoltaikmodule.
Die Herstellung von grünem Wasserstoff
Grüner Wasserstoff wird durch Wasserelektrolyse erzeugt. Dabei wird Wasser elektrischem Strom ausgesetzt, wodurch es in Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle zerfällt. Der Wasserstoff kann dann gespeichert und als saubere Energiequelle genutzt werden. Die Wasserelektrolyse erfolgt mithilfe spezifischer Technologien wie der Polymermembranelektrolyse (PEM), der Festoxidmembranelektrolyse (SOEC) und der alkalischen Elektrolyse (ALK). Die Umweltfreundlichkeit dieses Prozesses hängt von der Herkunft der benötigten elektrischen Energie ab, die vorzugsweise aus erneuerbaren Quellen wie Photovoltaik stammen sollte.
Die Rolle der Photovoltaik bei der Speicherung von Energie
Erneuerbare Energiequellen wie Photovoltaik bieten viele Vorteile, sind jedoch oft instabil. PV-Module erzeugen Überschüsse bei intensiver Sonneneinstrahlung, aber nachts liefern sie keine Energie. Ähnliche Schwankungen treten bei Windkraftanlagen und Wasserkraftwerken auf, was zu Netzspannungsschwankungen und potenzieller Überlastung führt.
Eine Lösung für dieses Problem ist die Speicherung überschüssiger Energie mithilfe von grünem Wasserstoff. Dieser kann in Tanks oder über Gaspipelines, Straßen- oder Schienentankwagen gelagert werden und in verschiedenen Anwendungen genutzt werden, darunter als Treibstoff für Fahrzeuge oder zur Bereitstellung von Wärmeenergie.
FAZIT
Herausforderungen für die Verbreitung von grünem Wasserstoff
Obwohl grüner Wasserstoff als Schlüsselkomponente in der künftigen Energieversorgung gilt, stehen seiner breiten Anwendung immer noch einige Herausforderungen im Weg, darunter hohe Produktionskosten, Energieverluste in der Versorgungskette, Infrastrukturbeschränkungen und fehlende gesetzliche Regelungen. Europa und andere Regionen streben Klimaneutralität an, und die Überwindung dieser Hürden wird entscheidend sein, um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen.
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