Erneuerbarer Wasserstoff

Einfach gesagt ist grüner Wasserstoff erneuerbarer Wasserstoff. Die Farbe bezieht sich auf die verschiedenen Rohenergiequellen, die zur Herstellung des Wasserstoffs verwendet werden, was heutzutage aufgrund ihres Vorkommens und niedrigen Kosten fast ausschließlich Kohle und Erdgas sind. Die Produktion dieses auf fossilen Brennstoffen basierenden "grauen" Wasserstoffs durch Dampf-Methan-Reformierung oder Vergasung erzeugt immer einen positiven Netto-CO2-Ausstoß, selbst wenn die CO2-Abscheidungstechnologie nachgeschaltet eingesetzt wird, um saubereren "blauen" Wasserstoff zu erzeugen.

Erneuerbarer (grüner) Wasserstoff erhält seinen Namen durch eine völlig andere Produktionsmethode, nämlich durch die Elektrolyse, die mit Strom aus kohlenstoffneutralen oder erneuerbaren Energiequellen wie Wind, Solar und Biomasse betrieben werden kann und nur Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt. Mit der Entwicklung immer effizienterer Elektrolyse- und Brennstoffzellentechnologien könnte grüner Wasserstoff in den nächsten 20 Jahren Erdgas, Benzin, Diesel und andere fossile Brennstoffe in der globalen Wirtschaft ergänzen und letztendlich ersetzen.

Die Elektrolyse ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem ein elektrischer Strom in Wasser angelegt wird, durch den die Wasserstoff- und Sauerstoffatome in den Molekülen aufgespalten und als reine Gase freigesetzt werden. Der Wasserstoff wird gesammelt und weitertransportiert oder zur späteren Verwendung als Brennstoff oder Rohmaterial aufbewahrt. Wie bei grünem Wasserstoff kann der benötigte elektrische Strom aus dem vorhandenen Stromnetz oder aus erneuerbaren Energiequellen bezogen werden.

Ingenieure stehen heutzutage vor zwei Problemen: Die Elektrolysetechnologie so zu skalieren, dass die Kapazität pro Einheit hoch genug ist, um der wachsenden regionalen und schließlich globalen Nachfrage gerecht zu werden; und die Elektrolysetechnologie effizienter zu machen, so dass sie weniger Strom und Betriebsressourcen verbraucht, um die gleiche Menge an H2-Gas mit der notwendigen Reinheit zu erzeugen. Um diese Probleme zu lösen, müssen weitere Investitionen in Forschung und Entwicklung getätigt werden, damit die Weltwirtschaft von der Kommerzialisierung von grünem Wasserstoff als Brennstoff in vollem Umfang profitieren kann.

Automatisierungstechnologien erhöhen die Kapazität, Zuverlässigkeit und Effizienz von Elektrolyseuren – und damit das Potenzial einer grünen Wasserstoffwirtschaft – auf verschiedene Weise: von der Handhabung schwankender Leistungslasten über die präzise Messung und Regelung des Wasserflusses bis hin zur Verwendung digitaler Analysen für Energiemanagementanwendungen. Außerdem kann Automatisierung die Sicherheit, die Lebensdauer der Ausrüstung und die Einhaltung aufsichtsrechtlicher Vorschriften verbessern und gleichzeitig die Material- und Personalkosten senken.

Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Nutzung der Vorteile eines Marktes für grüne Wasserstoffenergie ist die Entwicklung von Brennstoffzellen, die klein und leicht, aber auch langlebig und ausreichend zuverlässig für Transportanwendungen sind, die Systeme mit hoher Leistungsdichte erfordern. Da sie für den Einsatz bei extremen Temperaturen und sehr hohen Drücken ausgelegt sind, ermöglichen fortschrittliche digitale Lösungen – insbesondere automatisierte Druckregler, Durchflusssensoren und Magnetventile – die Herstellung und Verwendung kostengünstiger Brennstoffzellen, die in einer kompakten Bauform die Zuverlässigkeit bieten, die die Branche benötigt, um voranzuschreiten.