Wasserstoff Hydrokraft GmbH
Nutzung des Wasserstoffes
Wasserstoff ist ein farbloses, geruchloses und hochentzündliches Gas mit der Ordnungszahl 1.
Wasserstoff, das kleinste und häufigste Element im Universum, gehört zu den 118 bekannten natürlichen Elementen. Wie alle Elemente besteht es aus Atomen, die jeweils einen Kern haben, der von Elektronen umgeben ist. Die atomare Struktur von Wasserstoff ist ziemlich einfach und besteht aus einem einzigen Elektron, das einen Kern umkreist, der aus einem Proton besteht. Als vorherrschendes Molekül im Universum wird Wasserstoff selten isoliert gefunden; es verbindet sich häufig mit anderen Elementen. Zum Beispiel bildet es Wasser (H₂O), das aus zwei Wasserstoffatomen besteht, die mit einem Sauerstoffatom verbunden sind, und es ist auch ein Hauptbestandteil von Kohlenwasserstoffen, die in fossilen Brennstoffen wie Benzin (C₇H₁₆) vorkommen. Wasserstoff ist eine saubere Alternative zu Methan, auch bekannt als Erdgas.
Heute werden etwa 95 % des weltweiten Wasserstoffs immer noch aus fossilen Brennstoffen produziert; durch einen Prozess namens „Dampfreformierung von Methan“ (SMR), bei dem eine Reaktion zwischen Methan und Wasser erzeugt wird, die auf der einen Seite CO₂ und auf der anderen Seite H₂ ergibt. Dieser Prozess erzeugt somit CO₂-Emissionen.
Aufgrund technologischer Errungenschaften in der Elektrolysetechnologie hat sich die Wahl der Investoren jedoch auf Elektrolyseure verlagert. Dabei sind die Eingaben Wasser und Strom, und die Ausgaben sind Wasserstoff und Sauerstoff. Es gibt keine CO₂-Emissionen bei Elektrolyseuren, und der Wasserstoffausstoß wird dann als Alternative zu einem CO₂-emittierenden Material verwendet. Es ist die umweltfreundlichste Technologie, die derzeit verfügbar ist, um die Netto-Null-CO₂-Emissionsziele der Länder zu erreichen. Daher hat die Europäische Kommission im Jahr 2022 auch den Aktionsplan des REPowerEU-Gesetzes verabschiedet, der sich auf intensive Investitionen in Elektrolyseure konzentriert.
Wasserstoff ist nicht gefährlicher als andere Gase. Es kann entzündlich und/oder explosiv sein, ist aber nicht gefährlicher als Erdgas oder Benzin, und einige seiner Eigenschaften machen es sogar sicherer: Da es viel leichter als Luft ist, verflüchtigt es sich schnell, wenn es freigesetzt wird, sei es im Freien oder in einem geschlossenen und belüfteten Raum. Tatsächlich wird Wasserstoff, obwohl es in einigen Branchen neu sein mag, in anderen Branchen seit Jahrzehnten verwendet.
Wasserstoff wird seit Jahren in vielen Industrien verwendet.
Der höhere Heizwert von Wasserstoff macht ihn zu einer wertvollen Brennstoffquelle, wenn hohe Temperaturen benötigt werden. Und da er keine Kohlenstoffemissionen verursacht, ist er ideal für Umweltschutzzwecke.
Der Großteil des heute produzierten Wasserstoffs wird zur Herstellung von Ammoniak verwendet (ein wichtiger Bestandteil für die Düngemittelindustrie und auch in den Schornsteinen von Wärmekraftwerken zur DeNOx-Nutzung); er wird auch zur Raffinierung von Erdölprodukten, einschließlich der Entschwefelung von Kraftstoffen, verwendet. Wasserstoff wird auch zur Herstellung von elektronischen Komponenten und für den Raketenantrieb verwendet. Weitere häufige Anwendungen von Wasserstoff in der Industrie sind die Behandlung von Metallen, die Verarbeitung von Lebensmitteln und die Herstellung von Chemikalien. Um den Energiewandel zu unterstützen, werden neue Anwendungen für Wasserstoff entwickelt, einschließlich in kohlenstoffintensiven Industrien (wie Stahl, Zement, Aluminium und Glas) und in der Mobilität (Auto, Bus, LKW, Zug, Boot, Flugzeug, das mit Wasserstoff betrieben wird).
Wasserstoff als Energiequelle
Wasserstoff kann zur Stromerzeugung und zum Heizen verbrannt werden. Das Verbrennen von Wasserstoff zur Stromerzeugung und zum Heizen sind potenzielle Anwendungen von reinem Wasserstoff oder wasserstoffreichen Mischungen mit Erdgas. Es wurden Fortschritte bei der Modifizierung von Erdgasbrennern in kommerziell verfügbaren Gasturbinen erzielt, um wasserstoffreiche Mischungen bis zu 100 % Wasserstoff zu ermöglichen.
Wasserstoff in der Mobilität
Wasserstoff-Brennstoffzellen erzeugen Strom, indem sie Wasserstoff- und Sauerstoffatome kombinieren. Der Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff über eine elektrochemische Zelle – ähnlich einer Batterie – und erzeugt Strom, Wasser und kleine Mengen Wärme. Wasserstoff wird sowohl als Brennstoffzelle als auch in Form von Ammoniak in Schiffskraftstoffen und Methanol in Flugzeugkraftstoffen verwendet.
Wasserstoff zur Energiespeicherung
Wasserstoff wird oft als Verbündeter erneuerbarer Energien beschrieben, da er zur langfristigen Energiespeicherung verwendet werden kann und somit die Intermittenz erneuerbarer Energien ausgleicht. Die Verwendung von Wasserstoff als Ersatz für Batterien zur Energiespeicherung ist sowohl in Bezug auf Kapitalinvestitionen als auch auf die Produktlebensdauer vorteilhaft. Ähnlich wie bei der Verwendung von Batterien könnte Wasserstoff mit erneuerbaren Ressourcen produziert werden, wenn die Produktion erneuerbarer Energien hoch ist, und zur Stromerzeugung gespeichert werden, wenn erneuerbare Ressourcen begrenzt sind und die Stromnachfrage hoch ist.
