Der nachwachsende Wasserstoff spielt eine größere Rolle im Gespräch über die zukünftige Energieversorgung.
Wenige energiebezogene Themen finden derzeit so viel Beachtung wie grüner Wasserstoff.
Europas größtes Erdgasinfrastrukturunternehmen hat kürzlich ein neues Wasserstoffgeschäft gestartet . Laut einer kürzlich von der Fuel Cell and Hydrogen Energy Association veröffentlichten McKinsey-Studie könnte eine Wasserstoffwirtschaft in den USA einen Umsatz von geschätzten 140 Milliarden US-Dollar pro Jahr erwirtschaften und bis 2030 700.000 Arbeitsplätze schaffen.
Trotz der gegenwärtig hohen Kosten und Handhabungsprobleme gibt es viele potenzielle Anwendungen für grünen Wasserstoff, sobald die Produktion beginnt, sich zu vergrößern.
Welche zuerst starten, "wir und andere auf der ganzen Welt haben viel Zeit damit verbracht, über diese Frage nachzudenken und Analysen durchzuführen", sagte Keith Wipke vom Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologieprogramm des National Renewable Energy Laboratory.
Basierend auf Forschungen von NREL, McKinsey und anderen, gibt es hier fünf wichtige Möglichkeiten für den Kraftstoff sowie einige der damit verbundenen Herausforderungen.
1. Ersetzen vorhandener Wasserstoffeinsatzmaterialien
Möglicherweise liegt die naheliegendste Verwendung von grünem Wasserstoff darin, einfach die großen Mengen des Gases zu ersetzen, die bereits mit kohlenstoffintensiven Methoden erzeugt werden, um die Bedürfnisse der Industrie zu befriedigen. Basierend auf Angaben der Internationalen Energieagentur wurden im Jahr 2018 38,2 Millionen Tonnen (MT) Wasserstoff für die Erdölraffination verwendet. Weitere 31,5 Tonnen flossen in die Ammoniakproduktion.
Die Stahlherstellung ist ein weiteres potenzielles Ziel für grünen Wasserstoff. Mehrere Organisationen entwickeln laut NREL direkt reduzierte Eisenprozesse, bei denen das Gas zur Entfernung von Sauerstoff aus dem Erz verwendet wird.
Im Jahr 2015 belief sich der gesamte US-amerikanische Wasserstoff-Rohstoffmarkt auf 10 Tonnen, und McKinsey schätzt, dass dieser bis 2030 auf 13 bis 14 Tonnen ansteigen könnte.
2. Heizung
Die Dekarbonisierung von Wohn- und Gewerbewärmesystemen ist eine große Herausforderung in Ländern, die derzeit Erdgas für ihre Arbeit benötigen. Eine unmittelbare - wenn auch teilweise - Antwort auf das Problem ist das Einmischen von grünem Wasserstoff in Erdgas, um dessen Kohlenstoffgehalt zu verringern.
Dies dürfte sich aber nur an Orten lohnen, an denen die Erdgaspreise relativ hoch sind, beispielsweise in Europa. Und es gibt Grenzen, wie weit Sie gehen können.
"Das Mischen von bis zu 20 Prozent Wasserstoff (auf Volumenbasis) ist für Erdgasanwendungen wahrscheinlich machbar, obwohl nicht alle Erdgas-Pipelinesysteme aus Materialien hergestellt sind, die dieser Konzentration standhalten", sagten NREL-Forscher in einem veröffentlichten Artikel im August.
3. Energiespeicher
Eine viel gepriesene Verwendung von grünem Wasserstoff ist die Verwendung für die Stromerzeugung über Brennstoffzellen. Es sind jedoch erhebliche Herausforderungen zu bewältigen.
Wenn der Wasserstoff durch Elektrolyse aus erneuerbarer Energie gewonnen wird, sinkt der Wechselstrom-Wechselstrom-Wirkungsgrad auf rund 35 Prozent und liegt damit weit unter dem mit Batterien erreichbaren Wirkungsgrad von 95 Prozent.
Dennoch hat eine NREL-Studie, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, ergeben, dass es wirtschaftlich sinnvoll ist, grünen Wasserstoff für Energiespeicheranwendungen mit einer Dauer von 13 Stunden oder mehr zu verwenden - und das mit der heutigen Technologie.
4. Alternative Kraftstoffe
Obwohl es in großem Umfang für industrielle Zwecke eingesetzt wird, wirft die Erhöhung der Wasserstoffproduktion für ein breiteres Anwendungsspektrum Herausforderungen in Bezug auf Verteilung und Speicherung auf.
Eine Möglichkeit, diese zu umgehen, besteht darin, das leicht flüchtige und entzündliche Gas in einen etwas plastischeren Kraftstoff wie Ammoniak oder Methan umzuwandeln. Da bei dieser Umwandlung jedoch Energie verloren gehen würde, lohnt es sich wahrscheinlich nur, dies zu tun, wenn der Wert des resultierenden Produkts relativ hoch ist.
Laut NREL werden die Marktchancen wahrscheinlich entweder durch den Wunsch nach Kohlendioxid oder durch die Fähigkeit bestimmt, bestimmte Produkte, die möglicherweise nur schwer direkt aus Erdgas hergestellt werden können, maßzuschneidern.
5. Brennstoffzellenfahrzeuge
Der Antrieb von Brennstoffzellenfahrzeugen ist eine der am häufigsten genannten Anwendungen für grünen Wasserstoff. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob Brennstoffzellenfahrzeuge an Fahrt gewinnen können, wenn die Automobilmärkte von Verbrennungsmotoren zu zunehmend kostengünstigen batteriebetriebenen Autos wechseln.
"In den nächsten 10 Jahren wird grüner Wasserstoff wahrscheinlich attraktiver eingesetzt als in Autos", sagte Colin McKerracher, Leiter Advanced Transport bei der Analystenfirma Bloomberg New Energy Finance.
Die Ausnahme kann in speziellen Transportbereichen wie Schwerlasttransporten oder Gabelstaplern sein. McKinsey schätzt, dass es in den USA einen unmittelbaren Markt für 25.000 Gabelstapler und andere Brennstoffzellenfahrzeuge gibt, im Vergleich zu nur 7.600 mit Wasserstoff betriebenen Autos auf der Straße.
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