Grauer Wasserstoff ist die heute dominierende Technik. Im Standardverfahren der Dampfreformierung (SMR) wird durch den Einsatz von Erdgas Wasserstoff erzeugt. Es ist aktuell das kostengünstigste Verfahren, aber dabei werden große Mengen CO2 frei.
Der Einsatz von Erdgas und Kohle sorgt dafür, dass die Wasserstoffproduktion enorme Emissionen freisetzt: 830 Mio. Tonnen CO2 jährlich allein für die 70 Mio. Tonnen reinen Wasserstoffs. Wenn Erdgas eingesetzt wird, entstehen 10 Tonnen CO2 für jede Tonne Wasserstoff; beim Einsatz von Kohle sind es sogar 19 Tonnen. Bislang werden nur 0,7% des Wasserstoffs emissionsfrei hergestellt.
Blauer Wasserstoff nutzt die vorhandenen Anlagen des Grauen Wasserstoffs, aber scheidet das im Produktionsprozess entstehende CO2 zum größten Teil ab und lagert es unterirdisch ein (CCS Carbon Capture und Storage).
Wie wird blauer Wasserstoff hergestellt?
Für die Produktion von Blauem Wasserstoff gibt es unterschiedliche Verfahren. Im deutschen Kontext ist nur der Erdgaspfad mit zwei Varianten von Bedeutung:
- SMR: Dampfreforming mit Erdgas (Steam Methane Reforming). Es ist das mit Abstand häufgste Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff weltweit.
- ATR: Autothermal Reforming. Ein aufwendigeres Verfahren, das im Zusammenhang mit CCS Vorteile hat.
Der Energieverlust ist bei beiden Produktionen relativ hoch, denn es gehen 20-35% der Energie bei der Produktion verloren. Hinzu kommen die Energieverluste für die aufwendige Bereitstellung von Erdgas.
Ölraffinerien verfügen in der Regel über große SMR-Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff. Dort entsteht ein hochkonzentrierter CO2- Strom, der mit vergleichsweise geringem Aufwand abgeschieden werden kann.
Der Trend geht dennoch Richtung ATR. Zusammen mit CCS verspricht ATR, höhere CO2- Abscheidungsraten als SMR zu erreichen. ATR mit CCS soll daher in geplanten Großprojekten in Großbritannien und Rotterdam zum Einsatz kommen. Der Praxistest steht allerdings noch aus.
Auch die Methanpyrolyse (Methane Splitting) wird diskutiert. Die Projekte sind noch in der Pilotphase. Hier wird Erdgas in einem Hochtemperaturreaktor in Wasserstoff (“Türkiser Wasserstoff”) und Kohlenstoff zerlegt. CO2 wird im Produktionsprozess nicht frei, aber dafür ist die Energieeffzienz geringer und die Prozesse sind weniger ausgereift.
Ist blauer Wasserstoff CO2-neutral?
Da das bei der Produktion von blauem Wasserstoff abgeschiedene CO2, so die Verfechter der Technologie, anschließend unterirdisch per CCS eingelagert werden soll, stuft das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) „blauen Wasserstoff“ daher als „CO2-neutrale“ Option ein.
Wie die von Greenpeace Energy beauftragte Kurzstudie „Blauer Wasserstoff – Perspektiven und Grenzen eines neuen Technologiepfades“ belegt, ist dies jedoch Etikettenschwindel: Inklusive der „Vorkette“, also der Förderung, dem Transport und der Verarbeitung von Erdgas, entstehen bei der Produktion von blauem Wasserstoff CO2-Emissionen von bis zu 220 g je Kilowattstunde (kWh). Auch ohne Vorkette sind es je nach CCS-Technologie bis zu 120 g CO2/kWh. Blauer Wasserstoff ist also keinesfalls CO2-neutral, wie das BMWi behauptet, so Greenpeace Energy.
Zudem müsste das abgeschiedene CO2 ähnlich wie Atommüll über lange Zeiträume eingelagert werden. Zur Sicherheit solcher Lagerstätten liegen aber noch keine belastbaren Daten vor. Kritisch bewertet Greenpeace Energy auch einen weiteren Aspekt: Sollte es aus Klimaschutzgründen unvermeidlich werden, CO2 aus der Atmosphäre zu entnehmen und einzulagern, wären die besten und günstigsten Lagerstätten durch Emissionen aus dem blauen Wasserstoff bereits blockiert.
Blauen Wasserstoff für eine Übergangszeit zu nutzen, wie vom BMWi vorgeschlagen, sei laut Greenpeace Energy ebenso problematisch, denn ein aus Klimaschutzgründen in jedem Fall unvermeidlicher Wechsel zu grünem Wasserstoff sei dann nur zu hohen zusätzlichen Kosten möglich, da es sich um verschiedene Technologiepfade handelt.
Nur grüner Wasserstoff ist klimaschutzdienlicher Wasserstoff
„Wenn wir jetzt hingegen ohne Umwege grünen Wasserstoff vorantreiben, der per Elektrolyse aus erneuerbarem Strom gewonnen wird, senken wir dessen derzeit höheren Kosten zügig ab“, sagt Marcel Keiffenheim, Leiter Politik und Kommunikation von Greenpeace Energy.
Grüner Wasserstoff Gas steht dann günstig zur Verfügung, wenn Deutschland es aus Klimaschutzgründen in großen Mengen braucht, wie Berechnungen des Analyseinstituts Energy Brainpool belegen. Zugleich entstehen viele neue, zukunftsfähige Arbeitsplätze in der Elektrolyseurproduktion und ergeben sich große Exportchancen für die hier noch führende deutsche Technologie.
Die entscheidende Basis für den Ausbau der künftig erforderlichen Elektrolyseurkapazitäten ist aber ein konsequenter Ausbau der erneuerbaren Energien, auch der Windkraft an Land. Um allein den zusätzlichen Strom für die vom BMWi in der Wasserstoffstrategie vorgeschlagenen fünf Gigawatt (GW) an Elektrolyseurleistung bis 2030 bereitzustellen, müssten nach Berechnungen von Greenpeace Energy im selben Zeitraum eigens rund sieben GW an Windkraftanlagen sowie sieben GW an Solaranlagen installiert werden.
Die Studie „Blauer Wasserstoff – Perspektiven und Grenzen eines neuen Technologiepfades“ finden Sie hier: https://gp-e.de/blauerwasserstoff-studie, ebenso deren kompakt aufbereiteten Ergebnisse als Broschüre: https://gp-e.de/blauerwasserstoff-broschuere
