Was ist Wasserstoffgrading und warum ist es nützlich?
Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung, da die Welt die globale Erwärmung begrenzen will. Mit der zunehmenden Aufmerksamkeit auf diese wichtige saubere Energiequelle haben farbenfrohe Begriffe wie grüner, blauer und grauer Wasserstoff Einzug in das immer komplexere Lexikon der Nachhaltigkeitsschlagworte gehalten. Doch was bedeutet ein Farbcodierungssystem und warum ist es sinnvoll?
Wasserstoff wird seit mehr als zwei Jahrhunderten als Kraftstoff eingesetzt. Obwohl heute weltweit Tausende von Fahrzeugen und Maschinen mit Wasserstoffbrennstoffzellen betrieben werden, verhinderten die Komplexität und die Kosten der Wasserstoffproduktion in der Vergangenheit eine breite Nutzung.
Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum, kommt aber nicht allein in der Natur vor. Wasserstoff muss durch Trennung von anderen Elementen wie Wasser oder fossilen Brennstoffen gewonnen werden. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten, und jeder Prozess verbraucht unterschiedlich viel Energie und erzeugt unterschiedliche Treibhausgasemissionen.
Da es sich bei Wasserstoff um eine saubere Energiequelle handelt, ist es von entscheidender Bedeutung, ihn anhand der verwendeten Produktionsmethode zu unterscheiden, um das Gesamtbild seiner Umweltauswirkungen zu verstehen.
Warum ein Wasserstoff-„Regenbogen“?
Der Wasserstoff-Regenbogen ist eine einfache Möglichkeit für Menschen, die nicht in der Branche der sauberen Energie arbeiten oder mit ihr vertraut sind, die Optionen rund um diese spannende Energielösung zu verstehen. Es ist erwähnenswert, dass jeder Wasserstoff ein unsichtbares, farbloses Gas ist. Leider ist kein Wasserstoff in der sichtbaren Farbe tatsächlich rosa, gelb oder türkis.
Stattdessen sind die Farben ein praktisches Hilfsmittel, um die Arten von Wasserstoff zu klassifizieren und sich daran zu erinnern.
Die Farben, die zur Kennzeichnung der Produktionsmethoden verwendet werden, spiegeln zwar keine wissenschaftlichen Eigenschaften wider, sind aber manchmal sinnvoll, manchmal willkürlich. Grüner Wasserstoff ist, wenig überraschend, die nachhaltigste Option mit den geringsten Umweltauswirkungen. Türkisfarbener Wasserstoff hingegen verdankt seinen Namen seinem Produktionsprozess, der zwischen Grün und Blau liegt. Der Wasserstoff-Regenbogen wird mit der Einführung innovativer neuer Wasserstoff-Produktionsmethoden immer größer.
Grüner Wasserstoff
Grüner Wasserstoff verursacht keine Kohlenstoffemissionen und wird mithilfe erneuerbarer Energiequellen wie Solar-, Wind- und Wasserkraft zur Elektrolyse von Wasser erzeugt. Elektrolyseure nutzen eine elektrochemische Reaktion Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.
Grüner Wasserstoff ist der einzige Wasserstoff, dessen Produktion keine schädlichen Emissionen verursacht. Obwohl die Vorteile von grünem Wasserstoff erheblich sind, ist seine Produktion teurer und macht nur einen sehr geringen Anteil an der Wasserstoffproduktion aus. Mit neuen Fortschritten und Innovationen im Bereich des grünen Wasserstoffs werden die Preise sinken und die Nutzung steigen.
Grüner Wasserstoff steht im Mittelpunkt der Elektrolyseurtechnologien von Accelera™ by Cummins. Mit der Protonenaustauschmembran-Technologie (PEM) im Portfolio produzieren Accelera-Elektrolyseure aktiv grünen Wasserstoff in Bécancour, Kanada. 90-Megawatt-System (MW).. Erst kürzlich kündigte Accelera eine 100-MW-System in Partnerschaft mit bp in Betrieb genommen.
Gelber Wasserstoff
Gelber Wasserstoff, eine Teilmenge des grünen Wasserstoffs, wird durch Elektrolyse aus Solarenergie hergestellt.
Grauer Wasserstoff
Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas – typischerweise Methan – durch einen Prozess namens erzeugt Dampfreformierung von Methan (SMR). Die häufigste Form der Wasserstoffproduktion, grauer Wasserstoff, macht 95 % der Wasserstoffproduktion in den Vereinigten Staaten aus und ist die kostengünstigste. Die dabei entstehenden Treibhausgase werden nicht abgeschieden.
Blauer Wasserstoff
Blauer Wasserstoff basiert wie grauer Wasserstoff auf dem konventionellen SMR-Verfahren.
Der Hauptunterschied liegt in der Nutzung von Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CSS). CSS fängt das Kohlendioxid aus dem Reformierungsprozess ein und speichert es unterirdisch. Dies senkt zwar technisch gesehen die Emissionsschwelle, doch direkte Methan- und Wasserstofflecks aus den Kohlenstoffspeichern sind problematisch.
Blauer Wasserstoff wird aufgrund von CSS als kohlenstoffarm bezeichnet, aber es gibt immer noch Debatten darüber, ob die Verwendung von SRM mit CSS wirklich als „kohlenstoffarmer“ Prozess angesehen werden kann.
Türkisfarbener Wasserstoff
Eine der neueren Farben im Wasserstoffspektrum ist türkisfarbener Wasserstoff. Türkis liegt zwischen grünem und blauem Wasserstoff und wird durch einen Prozess namens Methanpyrolyse hergestellt. Hierbei handelt es sich um einen Hochtemperaturprozess, der Methan in Gegenwart eines Katalysators in Wasserstoffgas und festen Kohlenstoff – wie Kohle oder Biomasse – umwandelt. Es entstehen keine Kohlenmonoxid- oder Kohlendioxidemissionen.
Zwar ist die Wirkung türkisfarbenen Wasserstoffs im großen Maßstab noch nicht erwiesen, doch er bietet das Potenzial einer emissionsarmen Lösung, wenn Wissenschaftler Wege finden, den thermischen Prozess mit erneuerbarer Energie zu betreiben und das Kohlenstoffnebenprodukt angemessen zu nutzen oder zu speichern.
Rosa Wasserstoff
Rosa Wasserstoff nutzt Kernenergie, um die für seine Herstellung erforderliche Elektrolyse anzutreiben. Die hohen Temperaturen der Kernreaktoren bieten einen zusätzlichen Vorteil: Durch die extreme Hitze entsteht Dampf, der für die Elektrolyse oder die auf fossilen Gasen basierende Dampfmethanreformierung in anderen Formen der Wasserstoffproduktion verwendet werden kann.
Brauner und schwarzer Wasserstoff
Schwarzer und brauner Wasserstoff repräsentieren das traditionelle Verfahren zur Wasserstoffherstellung – die Vergasung von Kohle. Steinkohle (Anthrazit und Bitumenkohle) setzt pro erzeugter Energieeinheit weniger CO2 frei als Braunkohle (Braunkohle). Das bedeutet jedoch nicht, dass die Vergasung von Steinkohle wünschenswert ist. Sie ist nach wie vor das umweltschädlichste Verfahren zur Wasserstoffherstellung.
Weißer Wasserstoff
Weißer Wasserstoff ist ein natürlich vorkommender, geologischer Wasserstoff, der in unterirdischen Lagerstätten gefunden wird. Universitäten, Unternehmen sowie Forschungs- und Politikorganisationen erforschen das Potenzial dieses Wasserstoffs und seine Auswirkungen auf die Gewinnung.
Natürlich vorkommender Wasserstoff wird auch als „Gold“-Wasserstoff bezeichnet, aber Goldwasserstoff könnte bald in einer eigenen Kategorie landen. Während darüber immer noch Diskussionen geführt werden, handelt es sich bei Goldwasserstoff um die Gewinnung von Wasserstoff aus fermentierenden Mikroben, die in erschöpften Ölquellen gefunden werden.
Die Wirkung des Regenbogens
Wasserstoff kann ein sauberer Brennstoff und Wärme für Haushalte, Verkehr und Industrie sein. Seine Umweltfreundlichkeit variiert jedoch je nach Produktionsmethode. Obwohl der Regenbogen mancherorts kritisiert wurde, weil er die Nuancen der Produktionsprozesse zu stark vereinfacht, hat er den Menschen zweifellos geholfen, die Optionen und ihre Vor- und Nachteile kennenzulernen. Die Farben erleichtern es, sich diese potenziell komplexen Botschaften zu merken, die besten Optionen zu finden und eine spannende neue saubere Energielösung besser zu verstehen.
