Wie wird grüner Wasserstoff hergestellt?

Seit Jahren hören wir von Wasserstoff als Kraftstoff. Da er als Energieträger und nicht als primäre Energiequelle fungiert, sind seine Auswirkungen auf die Treibhausgasemissionen unterschiedlich, je nachdem, ob er mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen hergestellt wird oder nicht.

Das ist grüner Wasserstoff. Dieser revolutionäre Kraftstoff ist ein vielversprechender Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels und zur Verringerung unserer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, da er aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft gewonnen wird.

Grüner Wasserstoff wird in einem umweltfreundlichen Verfahren erzeugt. Bei der Elektrolyse wird Wasser in seine Bestandteile, gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff, gespalten, und das Wasserstoffgas wird aufgefangen und für verschiedene Anwendungen gespeichert.

Grüner Wasserstoff im Vergleich zu blauem oder grauem Wasserstoff

Wie unterscheidet sich die Herstellung von grünem Wasserstoff von anderen Verfahren? Grüner Wasserstoff wird ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt, so dass während seines gesamten Lebenszyklus keine Kohlenstoffemissionen entstehen. Im Vergleich dazu werden blauer und grauer Wasserstoff mit fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Kohle erzeugt.

Grüner vs. Blauer vs. Grauer Wasserstoff

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen und bietet einen nachhaltigen Weg zur Dekarbonisierung. Das Elektrolyseverfahren, das zur Herstellung von grünem Wasserstoff verwendet wird, stützt sich ausschließlich auf Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft.

Das Verfahren gewährleistet, dass die eingesetzte Energie sauber und frei von Treibhausgasemissionen ist. Der gesamte Lebenszyklus von grünem Wasserstoff, von der Herstellung bis zur Nutzung, ist daher durch minimale Umweltauswirkungen gekennzeichnet.

Blauer Wasserstoff

Bei der Herstellung von blauem Wasserstoff werden Erdgas oder andere fossile Brennstoffe für die Elektrolyse verwendet. Die bei der Produktion entstehenden Kohlenstoffemissionen werden jedoch aufgefangen und unterirdisch gespeichert, so dass sie nicht in die Atmosphäre gelangen. Blauer Wasserstoff hat zwar eine geringere CO2-Bilanz als grauer Wasserstoff, ist aber immer noch auf fossile Brennstoffe angewiesen.

Grauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff wird mit Verfahren wie der Methandampfreformierung und der Kohlevergasung hergestellt, wobei fossile Brennstoffe den Hauptanteil ausmachen. Bei diesem Verfahren werden Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre freigesetzt, ohne dass der Kohlenstoff abgeschieden oder gespeichert wird. Infolgedessen werden bei der Produktion von grauem Wasserstoff Treibhausgase freigesetzt, die den Klimawandel verschärfen.

Vorteile für Umwelt und Nachhaltigkeit

Bei der Herstellung von grünem Wasserstoff entsteht als einziges Nebenprodukt Wasserdampf, was ihn zu einem nachhaltigen Energieträger macht. Dies macht grünen Wasserstoff zu einer überzeugenden Lösung für die Reduzierung von Treibhausgasemissionen in traditionell schwer zu dekarbonisierenden Sektoren wie der Schwerindustrie und dem Verkehrswesen.

Die Vielseitigkeit des grünen Wasserstoffs erstreckt sich auf verschiedene Bereiche. Er kann als sauberer Kraftstoff im Verkehr eingesetzt werden, der Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge antreibt und schädliche Auspuffemissionen vermeidet. Darüber hinaus kann grüner Wasserstoff bei der Stromerzeugung eingesetzt werden und stellt eine nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen dar. Er kann auch als Rohstoff in industriellen Prozessen eingesetzt werden, um kohlenstoffintensive Materialien zu ersetzen und den Kohlenstoff-Fußabdruck der Industrie insgesamt zu verringern.

Wasserstoff-Elektrolyse

Bei der Elektrolyse wird das Wasser in speziellen Anlagen, den so genannten grünen Wasserstoffproduktionsanlagen, in gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.

  • Umwandlung von Wasser in sauberen Wasserstoff: Der Elektrolyseprozess beginnt mit der Aufbereitung von Wasser als Ausgangsmaterial. Um die Qualität des entstehenden Wasserstoffgases zu gewährleisten, wird hochreines Wasser in das Elektrolysegerät eingeleitet.
  • Arten von Elektrolyseuren: Bei der Erzeugung von grünem Wasserstoff werden hauptsächlich zwei Arten von Elektrolyseuren eingesetzt: alkalische Elektrolyseure, die einen flüssigen alkalischen Elektrolyten, in der Regel Kaliumhydroxid, verwenden, und Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEM), die eine feste Polymermembran als Elektrolyt verwenden.
  • Aufbau und Gestaltung von Elektrolysezellen: Elektrolysezellen bestehen aus einer Anode und einer Kathode, die durch den Elektrolyten getrennt sind. Anode und Kathode bestehen in der Regel aus speziellen Materialien wie Nickel oder Platin, die den rauen Bedingungen der Elektrolyse standhalten können.
  • Elektrochemische Reaktionen: Während des Elektrolyseprozesses finden an der Anode und der Kathode elektrochemische Reaktionen statt. Wenn Strom an diese Elektroden angelegt wird, verlieren die Wassermoleküle an der Anode Elektronen und bilden Sauerstoffgas und positiv geladene Wasserstoffionen. Gleichzeitig nehmen die Wasserstoffionen an der Kathode Elektronen auf, wodurch Wasserstoffgas entsteht.
  • Erzeugung der Leistung: Während des Elektrolyseprozesses wird an der Kathode Wasserstoffgas und an der Anode Sauerstoffgas gesammelt. Das Wasserstoffgas kann dann aufgefangen, gespeichert und für verschiedene grüne Wasserstoffprodukte verwendet werden, z. B. als Kraftstoff für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge oder als saubere Energiequelle für industrielle Prozesse.

Energizing Green Hydrogen Production

In einer Anlage zur Herstellung von grünem Wasserstoff entscheidet die für die Elektrolyse verwendete Stromquelle über die Nachhaltigkeit und die Umweltauswirkungen des Prozesses. Grüner Wasserstoff wird mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt, was ihn zu einem wichtigen Wegbereiter für eine saubere und nachhaltige Energiezukunft macht.

  • Solarenergie: Solarenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, die die Energie des Sonnenlichts durch Photovoltaikmodule oder solarthermische Systeme nutzbar macht. In einer Anlage zur Herstellung von grünem Wasserstoff können Sonnenkollektoren installiert werden, um Sonnenenergie einzufangen und in Strom umzuwandeln.
  • Windkraft: Eine weitere erneuerbare Energiequelle zur Erzeugung von grünem Wasserstoff ist die Windenergie. Strategisch in Gebieten mit starkem und beständigem Wind positioniert, erzeugen Windturbinen Strom, indem ihre Flügel die kinetische Energie des Windes einfangen.
  • Wasserkraft: Bei der Wasserkraft wird die Energie von fließendem oder fallendem Wasser zur Stromerzeugung genutzt. Bei diesem Ansatz wird das in Stauseen gespeicherte Wasser abgelassen, und die Kraft der Wasserbewegung dreht Turbinen und erzeugt so elektrische Energie.

Integration von Energiespeichern

Energiespeichersysteme speichern überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien in Zeiten hoher Stromerzeugung und versorgen die Elektrolyseure, wenn die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gering oder unregelmäßig ist.

  • Batterie-Energiespeicher: Batteriespeichersysteme speichern den überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energiequellen und entladen ihn, wenn die Nachfrage nach Strom in der Anlage zur Erzeugung von grünem Wasserstoff deren aktuelle Erzeugungskapazität übersteigt.
  • Wasserstoffspeicherung: Neben der Speicherung von überschüssigem Strom kann der erzeugte grüne Wasserstoff auch für eine spätere Verwendung gespeichert werden. Systeme zur Speicherung von grünem Wasserstoff, wie z. B. Druckwasserstofftanks oder unterirdische Kavernen, bieten die Möglichkeit, große Mengen an grünem Wasserstoff zu speichern.

Skalierung der grünen Wasserstoffproduktion

Die Skalierung kommerzieller Wasserelektrolyseure für die Erzeugung von grünem Wasserstoff erfordert die Erforschung verschiedener Produktionsmethoden, einschließlich zentraler und dezentraler Ansätze. Jede Methode hat Vorteile, und die Wahl hängt von Überlegungen wie der Verfügbarkeit von Ressourcen, der Entwicklung der Infrastruktur und dem regionalen Energiebedarf ab.

  • Zentralisierte grüne Wasserstoffproduktion: Beim zentralisierten Ansatz werden große Elektrolyseuranlagen strategisch platziert, oft in der Nähe von erneuerbaren Energiequellen. Diese Anlagen sind darauf ausgelegt, große Mengen grünen Wasserstoffs zu produzieren, um den Bedarf mehrerer Branchen und Sektoren zu decken.
  • Dezentrale Erzeugung von grünem Wasserstoff: Im Gegensatz dazu umfasst die dezentrale Erzeugung von grünem Wasserstoff kleinere Wasserelektrolyseanlagen, die sich näher an den Endverbrauchern oder in bestimmten Industriekomplexen befinden. Dieser Ansatz ermöglicht eine stärker lokalisierte Wasserstoffproduktion und reduziert die Transport- und Vertriebskosten.

Integration und Kollaboration

Die Ausweitung der Produktion von grünem Wasserstoff erfordert die Zusammenarbeit zwischen allen Beteiligten, einschließlich Regierungen, Industrie, Forschungseinrichtungen und Investoren.

  • Entwicklung der Infrastruktur: Die Entwicklung einer umfassenden Wasserstoffinfrastruktur umfasst Wasserstoffspeicher, Transportnetze und Tankstellen für Verkehrsanwendungen. Die Zusammenarbeit zwischen Industrieteilnehmern, Regierungen und Infrastrukturentwicklern ist von entscheidender Bedeutung, um die rechtzeitige und koordinierte Expansion des Wasserstoff-Ökosystems zu gewährleisten.
  • Forschung und Entwicklung: Kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen sind unerlässlich, um industrielle Wasserelektrolyse-Systeme und -Technologien weiterzuentwickeln, um die Effizienz zu verbessern, die Kosten zu senken und die Gesamtleistung der grünen Wasserstoffproduktion zu steigern. Investitionen in Innovation, Materialwissenschaft und Prozessoptimierung können zu technologischen Durchbrüchen führen, die grünen Wasserstoff wirtschaftlich rentabler machen und seine Einführung in allen Branchen beschleunigen.

 

MECO heute kontaktieren

Da die Nachfrage nach grünem Wasserstoff steigt, wird die Nutzung erneuerbarer Energiequellen und der Einsatz fortschrittlicher Wasserstoff-Elektrolyseure die Skalierung der grünen Wasserstoffproduktion möglich machen.

Mit unserer umfassenden Erfahrung in der Wasseraufbereitung und unserem Engagement für den Aufbau starker Kundenbeziehungen ist MECO gut positioniert, um einen Beitrag zu dieser transformativen Branche zu leisten. Wenden Sie sich noch heute an unser Expertenteam, um herauszufinden , wie MECO die Anforderungen an die Produktion von grünem Wasserstoff unterstützen und den Weg zu einer nachhaltigen grünen Wasserstoffproduktion ebnen kann.