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Grün, blau, grau oder türkis: Je nach Quelle und Art der Produktion wird Wasserstoff mit unterschiedlichen farblichen Beinamen bezeichnet. Eine kleine Wasserstoff-Farbenlehre.
Die Farbe des Wasserstoffs gibt Aufschluss über dessen Produktionsart: Grün ist der Wasserstoff, wenn er aus erneuerbaren Energien – wie Sonnen- oder Windenergie – hergestellt wird.
AA+W / stock.adobe.com
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Wasserstoff (H2) ist das erste und kleinste Element im Periodensystem. Wasserstoff hat viele Vorteile: Er kann sowohl als Energieträger als auch als Grundstoff zum Einsatz kommen. Er ist geruchslos, ungiftig und besitzt die höchste Energiedichte aller Treibstoffe. Bei seiner Verbrennung entsteht nur Wasserdampf, allenfalls eine kleine Menge Stickoxid durch die Reaktion mit Luftstickstoff. Das bei Zimmertemperatur farblose Gas gilt daher als einer der wichtigsten Energieträger für die künftige Energieversorgung und Klimaneutralität.
Das Thema Wasserstoff wird seit längerem diskutiert, doch jüngst hat es im Zuge des Corona-Konjunkturpakets des Bundes einen spürbaren Bedeutungszuwachs erfahren. Eine Wasserstoffwirtschaft verspricht die notwendige nachhaltige Transformation der Wirtschaft bei gleichzeitigem Erhalt der Industriestruktur, zusätzliche Arbeitsplätze und Wachstumspotenziale in einer resilienteren Ökonomie.
Doch diesen vielen Vorteilen steht ein großer Nachteil gegenüber: Wasserstoff kommt auf der Erde fast nur in chemisch gebundener Form vor. Das bedeutet, er muss unter Energieeinsatz aus chemischen Verbindungen gewonnen werden. Die Verfahren, mit denen diese Gewinnung erfolgt, werden durch Farben gekennzeichnet und unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich ihres Beitrags zum Klima- und Umweltschutz beziehungsweise CO2-Einsparpotenzials. Daher sollte genau betrachtet werden, ob der entsprechende Erzeugungspfad auf fossile oder erneuerbare Energien setzt, ob Treibhausgase entstehen und wie mit diesen umgegangen wird. Was die Farben von grün über blau bis türkis bedeuten, haben wir in einem Überblick zusammengefasst.
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Die wichtigsten Wasserstofffarben
NRW.Energy4Climate / IN4climate.NRW GmbH
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Die Wasserstoff-Farbpalette und ihre Bedeutung
Farbe/Art der Produktion
Verfahren
Vorteile
Probleme/Nachteile
Grüner Wasserstoff
Elektrolyse-Anlagen spalten mithilfe von erneuerbarem Strom Wasser (H2O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) auf.
Neben der etablierten alkalischen Elektrolyse wird verstärkt auch die PEM-Elektrolyse in den großskaligen Einsatz gebracht. Sie eignet sich besonders gut für den Betrieb mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen.
Stromverbrauch, höhere Kosten im Vergleich zur Reformierung von Erdgas
"Grüner" erneuerbarer Strom zur Erzeugung von Wasserstoff steht noch nicht in ausreichender Menge zur Verfügung.
Es fehlen derzeit noch in großem Maßstab Elektrolyseanlagen. -> Von einer flächendeckenden Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff ist Deutschland noch weit entfernt. Für eine gewisse Zeit sind daher Übergangstechnologien zur H2-Erzeugung nötig.
Grauer Wasserstoff
Dampfreformierung von Erdgas. Mithilfe von Wasserdampf wird der im Erdgas enthaltene Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt.
Derzeit das wirtschaftlichste und am weitesten verbreitete Verfahren zur H2-Herstellung
Aktuell ist ein Großteil des benötigten Wasserstoffs grau. Dabei entsteht jedoch als Nebenprodukt das klimaschädliche Kohlenstoffdioxid (CO2). Daher ist diese "graue" Technologie im Sinne der Klimaneutralität keine zukunftsträchtige Option.
Vorkettenemissionen (Methan) bei Förderung und Transport von Erdgas
Blauer Wasserstoff
Dampfreformierung von Erdgas. Hier wird jedoch das CO2 abgeschieden und langfristig gespeichert. Dieses Verfahren nennt man "Carbon Capture und Storage" (CCS). Alternativ dazu kann das CO2 auch in anderen Industriezweigen als Grundstoff dienen ("Carbon Capture and Utilization" – CCU).
Klimabilanz durch das Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) besser als beim grauen Wasserstoff.
Das Abscheiden und Deponieren von CO2 (CCS) ist sehr teuer.
Vorkettenemissionen (Methan) bei Förderung und Transport von Erdgas.
Risiken der "Endlagerung" des CO2
Türkiser Wasserstoff
Pyrolyse von Erdgas. Bei diesem Verfahren wird das im Erdgas enthaltene Methan unter Abwesenheit von Sauerstoff erhitzt. Dabei entsteht statt CO2 fester Kohlenstoff.
Der feste Kohlenstoff kann gespeichert oder vielfältig genutzt werden.
Bilanziell CO2-neutrales Verfahren, wenn die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus regenerativen Energieträgern bereitgestellt wird.
Pyrolyse (noch) nicht großskalig umsetzbar.
Vorkettenemissionen (Methan) bei Förderung und Transport von Erdgas.
Violetter* und gelber Wasserstoff
Wie beim grünen Wasserstoff wird auch bei diesen beiden Varianten H2 durch Wasserelektrolyse mithilfe von Strom hergestellt. Beim gelben Wasserstoff geschieht dieses durch einen Strommix, beim violetten ausschließlich durch Atomstrom.
Keine Volatilität im Netz wie bei erneuerbaren Energien
Bremst den Ausbau erneuerbarer Energien
Atomstrom: Lock-in-Effekte, Atommüll-Lagerung, Unfallrisiko und Zerstörung durch Uranabbau.
Da Deutschland bis Ende 2022 vollständig aus der Atomverstromung aussteigt, hat dieses Verfahren für die inländische H2-Erzeugung keine Relevanz.
Weitere Wasserstofffarben
Brauner Wasserstoff
Vergasung von Kohle
Weißer Wasserstoff
Nebenprodukt aus Chemieanlagen
Oranger Wasserstoff
Gewinnung aus Biomasse oder übergangsweise mit Strom aus Müllheizkraftwerken
* Violett ist die gebräuchlichste Farbkennzeichnung für Wasserstoff, der mit Atomstrom hergestellt wird. In manchen Quellen wird dieser auch als gelber oder roter Wasserstoff bezeichnet.
