Was verbirgt sich hinter der H2-Farbpalette?

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.

• CO₂-neutral, da mithilfe erneuerbarer Energien hergestellt.
• Möglichkeit zur Stromspeicherung als Wasserstoff
• Hohe Wasserstoff-Reinheit

• 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.

Quelle: IN4climate.NRW, eigene Recherche