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Wasserstoff kann eine kohlenstofffreie Zukunft nur dann ermöglichen, wenn seine eigene Produktion dekarbonisiert wird.
Die Möglichkeiten von Wasserstoff als kohlenstofffreiem Benzin haben die Kreativität der Fachleute beflügelt.
Abgesehen davon, dass es sich um Kinder handelt, müssen wir uns bewusst machen, dass der Großteil des weltweit produzierten Wasserstoffs derzeit auf der nicht nachhaltigen Nutzung fossiler Brennstoffe beruht. Daher ist die Wasserstoffproduktion jährlich für 830 Megatonnen (Mt) CO₂-Emissionen verantwortlich. Um dies zu verdeutlichen: Würde die heutige Wasserstoffindustrie ein Land bilden, wäre sie der sechstgrößte Emittent im Land.
Traditionell wird Wasserstoff für Anwendungen ähnlich der Erdöl- und Chemieindustrie produziert. Die Herausforderung besteht nun darin, mit der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft und der dazugehörigen Infrastruktur CO₂-freien Wasserstoff kostengünstiger, skalierbarer und nachhaltiger bereitzustellen. Hierbei kann neues Wissen in allen Phasen – von der Konstruktion über den Transport und die Speicherung bis hin zur Endnutzung – eine Schlüsselrolle spielen.
Herstellung von grünem Wasserstoff
Heutzutage ist die Dampfreformierung von Methan (SMR) aus fossilen Brennstoffen wahrscheinlich die gängigste Methode zur Wasserstoffgewinnung. Leider ist dies mit erheblichen Kohlenstoffemissionen verbunden. Tatsächlich wird bei der SMR sogar etwas mehr CO₂ freigesetzt als bei der Benzinherstellung.
Es gibt jedoch eine CO₂-freie Alternative. Die Zukunft des Wasserstoffs liegt in der Wasserelektrolyse, die mit einer CO₂-freien Energiequelle wie beispielsweise einer Photovoltaikanlage betrieben wird, um “grünen Wasserstoff” zu erzeugen. Laut Daten des internationalen Energieunternehmens IEA ist die Elektrolyse jedoch etwa doppelt so teuer wie die SMR-Technologie. Diese Kosten müssen gesenkt werden. Mit dieser Kapazität lassen sich Elektrolyseure auf Multi-Megawatt-Anlagen skalieren. Es ist auch möglich, Standorte mit Zugang zu CO₂-freier Energie zu finden.
Durch sorgfältige Konstruktion und Bedienung der elektrischen Anlage lassen sich die Effizienz der Elektrolyse steigern. Dies senkt nicht nur die effektivsten Kosten, sondern erhöht auch die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Verfahrens.
Um die Machbarkeit zu demonstrieren, arbeitete ABB mit einem Pionierunternehmen in den USA zusammen, um ein komplettes elektrisches System für zwei kürzlich errichtete Wasserstoff-Elektrolyseanlagen in New York und Georgia bereitzustellen. Darüber hinaus spielen ABB-Motoren und -Antriebe eine Schlüsselrolle bei der Komprimierung des Kraftstoffs für den Transportsektor. Die Anlage soll täglich insgesamt 600 Tonnen umweltfreundlichen Wasserstoff produzieren und damit rund 1.700 Tonnen fossiler Brennstoffemissionen im Logistik- und Transportsektor einsparen.
Gestaltung der Wasserstoffinfrastruktur
Die Einführung eines Wasserstoffwirtschaftssystems ist eine große Herausforderung. Um Wasserstoff in großem Maßstab zu nutzen, sind kostengünstige Wohngebiete und der Bau neuer Industrieanlagen, ähnlich Tanklagern, erforderlich. Die Integration von Wasserstoff in die bestehende Pipeline-Infrastruktur bietet finanzielle Vorteile, da diese in der Anfangsphase des Wachstums voraussichtlich den Großteil des Wasserstoffs transportieren wird.
Die Speicherung von Wasserstoff erfordert spezielles Know-how und umfassende Expertise, da der Schutz der Gase höchste Priorität hat und diese in hoher Konzentration gehalten werden müssen. ABB beispielsweise liefert Automatisierungs-, Elektrifizierungs- und Instrumentierungslösungen für ein Pilotprojekt in Australien, das als Vorbild für den industriellen Transport von Benzin dienen könnte. Nach der Wasserstoffgewinnung bei der Vergasung von Braunkohle kann der Wasserstoff verflüssigt und mit dem weltweit ersten spezialisierten Wasserstofftransporter nach Japan verschifft werden.
Ein weiterer grundlegender Aspekt des Wasserstoffwirtschaftssystems ist die Endnutzung. Effizienzsteigerungen und niedrigere Kosten werden auch hier Investitionen anregen – Brennstoffzellen sind ein Beispiel dafür. Derzeit liegen die Kosten bei etwa 250 US-Dollar/kW (1 TP4 T), wobei Erfahrungen mit Spitzentechnologien bereits eine Senkung auf 180 US-Dollar/kW (1 TP4 T) ermöglichen. Trotz der durch Skaleneffekte möglichen erheblichen Kosteneinsparungen muss die Konstruktion von Gaszellen verbessert werden, um die Preise weiter zu senken. Ähnliche Skaleneffekte lassen sich auch bei Wasserstofftankstellen für benzinbetriebene Fahrzeuge erzielen.
Die Zukunft des Wasserstoffs rückt näher.
Ein Großteil der für Wasserstoff benötigten Technologien und Infrastrukturen ist bereits vorhanden. Um das Finanzierungssystem für Wasserstoff zu stärken, müssen wir auf diesen bewährten Grundlagen aufbauen und sicherstellen, dass jedes Glied der Wertschöpfungskette – von der Produktion über die Verteilung und Speicherung bis hin zur Nutzung – nachhaltig, dekarbonisiert und wirtschaftlich tragfähig ist.
Erfahren Sie hier mehr darüber, wie ABB Wachstum für eine nachhaltige Zukunft nutzt.
