Grüne Aussichten mit Wasserstoff
Wasserstoff ist das Gas der Zukunft bei der Klimawende
Trailerversorgung, Speicherung und Tankstellennetz sind wichtige Bausteine für H2-Infrastruktur
Die Badische Rheingas ist Ihr Experte bei der Beratung und Umsetzung von H2-Projekten
Die Bundesregierung nennt es selbst „das Gas der Zukunft“: Wasserstoff gilt als vielversprechender Energieträger und soll vermehrt im Kontext der Mobilität und der Energieversorgung eingesetzt werden. Für die geplante Klimaneutralität der Bundesrepublik im Verkehrssektor, der Industrie und vielen weiteren Bereichen spielt H2 eine tragende Rolle.
In diesem Artikel soll zunächst erklärt werden, wie Wasserstoff produziert wird. Außerdem wird die Vielseitigkeit von Wasserstoff mit besonderem Fokus auf den Status Quo sowie Potenziale im Bereich Trailerversorgung, Speicherung sowie für mobile und stationäre Tankstellen beleuchtet. Abschließend wird ein kurzer Ausblick auf die Zukunft von Wasserstoff gewagt.
So funktioniert die Wasserstoffproduktion
Bevor die vielfältigen Anwendungsbereiche von Wasserstoff dargestellt werden, sollte sich zunächst vergegenwärtigt werden, wie Wasserstoff überhaupt entsteht. Dies ist wichtig, denn dadurch wird deutlich, weshalb H2 als die grüne Energie der Zukunft gesehen wird. Die Produktion von Wasserstoff kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Die Elektrolyse von Wasser unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen (sogenannter grüner Wasserstoff) ist dabei die umweltfreundlichste Methode, H2 zu gewinnen.
Eine Form des Elektrolyseurs, der Wasserstoff und grünen Wasserstoff produziert.
Bei der Elektrolyse wird Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Die Herausforderung dieses Verfahrens besteht darin, die für die Elektrolyse benötigte Energie anhaltend klimaneutral zu erzeugen. Nur so kann eine positive Klimabilanz gewährleistet werden. Die Technologie der Elektrolyseure, die Geräte, in denen die Elektrolyse stattfindet, werden stetig weiterentwickelt. Schon heute existieren größere Anlagen, die theoretisch zur zentralen Versorgung mehrerer Verbraucher dienen können.
Wasserstoffinfrastruktur: Ausbau nötig und geplant
Der produzierte Wasserstoff muss jedoch auch effizient und sicher von A nach B gebracht werden. Die Infrastruktur für Wasserstoff umfasst wie bei vielen Energieträgern die Produktion, Speicherung, den Transport und die Verteilung. In Deutschland existiert aktuell ein Netz an Wasserstoff-Tankstellen, das die Grundversorgung in Ballungsräumen und entlang der Autobahnen gewährleisten kann. Ein breit vernetztes Wasserstoffnetz, wie etwas für Erdgas, existiert noch nicht.
Schema der Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie (Quelle: https://www.bmwk-energiewende.de/EWD/Redaktion/Newsletter/2021/07/Meldung/direkt-erfasst_infografik.html)
Bereits im November 2023 beschloss die Bundesregierung jedoch einen Ausbauplan, der den Weg für die Nationale Wasserstoffstrategie ebnete. Laut dieser Strategie soll das deutsche Wasserstoff-Kernnetz 9.700 km umfassen und in alle Bundesländer reichen sowie zentraler Teil eines europäischen Netzes werden. Um auch langfristig unabhängig zu bleiben, möchte die Bundesregierung 30 %-50 % des H2 in Deutschland herstellen. Der Rest soll per Import, vornehmlich aus der europäischen Wasserstoff-Gemeinschaft, bezogen werden. Für diese Pläne soll ab 2025 alle zwei Jahre eine umfassende Netzentwicklungsplanung für Gas und Wasserstoff eingeführt werden.
Trailer bringen Wasserstoff aktuell durch die Republik
Grundsätzlich ist es möglich, Wasserstoff in gasförmiger oder flüssiger Form zu transportieren. Dabei werden sogenannte Trailer für den Transport zu Tankstellen oder direkt als Vor-Ort-Speicher genutzt. Die Trailerversorgung ermöglicht den Transport von Wasserstoff zu Tankstellen oder direkt zu den Verbrauchern.
Trailer transportieren Wasserstoff verlässlich und schnell dorthin, wo es benötigt wird.
Moderne Wasserstofftrailer können ein Transportvolumen von bis zu 50.000 Litern haben und mit einem Druck von bis zu 300 bar befüllt werden. Ältere Modelle schafften dreimal weniger. Hier gibt es also bereits merkliche Fortschritte. Diese Steigerung der Effizienz wird durch den Einsatz von modernen Gasflaschen aus leichten Verbundwerkstoffen und Trailern mit den größten in Europa zugelassenen Abmessungen erreicht.
Viele Möglichkeiten zur Speicherung von H2
Die Speicherung von Wasserstoff kann auf noch vielfältigere Art erfolgen, als sein Transport. Zum einen gibt es die Druckspeicher, bei denen Wasserstoff unter hohem Druck in spezifischen Behältern gespeichert wird und Metallhydridspeicher, bei denen man Wasserstoff auf molekularer Ebene in Metallen eingelagert. Diese Methoden sind für kleine bis mittlere Mengen H2 geeignet und werden häufig in der Industrie, bei Lkw-Transporten und an Wasserstofftankstellen eingesetzt. Auch eine Flüssigspeicherung durch extreme Kühlung ist möglich. Diese Methode eignet sich für die Speicherung großer Mengen von Wasserstoff. Ebenfalls für große Mengen geeignet ist die Speicherung in meist unterirdischen Salzkavernen und Porenspeichern. Diese können geometrische Volumen von 70.000 bis 600.000 m³ aufweisen.
Die Wasserstoffspeicherung lässt sich auf vielfältige Weisen realisieren, sowohl unterirdisch als auch oberirdisch.
In Deutschland existieren aktuell schon Wasserstoffspeicher. Diese sind bisher jedoch größtenteils privatisiert. Ein kommerzielles Wasserstoffspeicher-Netz sucht man hierzulande noch vergebens. Allerdings bietet das große Erdgasspeichernetz eine Chance für Wasserstoff. Laut des nationalen Wasserstoffrats beträgt das verfügbare Speichervolumen in allen Untergrund-Gasspeichern in Deutschland ca. 262 TWh. Davon entfallen 168 TWh auf Kavernenspeicher (ein Anteil, welcher sich bis 2030 durch Konvergenz auf 153 TWh reduziert) und 94 TWh auf Porenspeicher (Stand 2022). Die Umrüstung dieser Speicher auf Wasserstoff könnte eine Lösung sein, schnell für viel Speichervolumen zu sorgen.
Wasserstofftankstellen bereits im Einsatz
Laut dem Statistikportal statista.de gibt es in Deutschland aktuell rund 100 Wasserstofftankstellen. Auch hier besteht neben dem Netzausbau und der Speicherung von H2 also noch Ausbaubedarf. Wasserstofftankstellen sind allerdings ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Infrastruktur für die Nutzung von Wasserstoff vor allem als Treibstoff in der Mobilität. Dabei gibt es sowohl mobile als auch stationäre Wasserstofftankstellen, die jeweils spezifische Vorteile bieten.
Stationäre Wasserstofftankstellen sind fest installierte Einrichtungen mit einer hohen Kapazität und Entnahmeleistung, die ähnlich wie herkömmliche Tankstellen funktionieren, ein Verbraucher jedoch Wasserstoff anstelle von Benzin oder Diesel tanken kann. Sie sind oft an strategisch wichtigen Standorten und Schnittstellen wie Autobahnen, in Ballungsräumen oder in der Nähe von Industriegebieten platziert, um eine flächendeckende Versorgung zu gewährleisten. Sie benötigen daher eine sorgfältige Planung hinsichtlich Standort und Kapazität.
Wasserstofftankstellen finden Sie heute bereits in Deutschland. Der Ausbau des Tanknetzes für H2-Fahrzeuge ist fest in der Nationalen Wasserstoffstrategie eingeplant.
Mobile Wasserstofftankstellen bieten eine einfache und flexible Lösung mit geringerer Kapazität und Entnahmeleistung für die Versorgung mit Wasserstoff und dienen insbesondere in Gebieten, in denen eine stationäre Infrastruktur noch nicht vorhanden ist oder während Veranstaltungen als temporärer und einfacher Einstieg in die Wasserstoffversorgung. Sie können auf Anhängern montiert oder in Containern untergebracht und zu verschiedenen Standorten transportiert werden.
Ausblick: Ein spannender Weg mit viel Unterstützung
Die Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur befindet sich aktuell noch in einem dynamischen Prozess. Die Bundesregierung hat mit der angesprochenen Nationalen Wasserstoffstrategie die Grundlagen für private Investitionen in den Transport und die Nutzung von Wasserstoff gelegt. Nun soll die Umsetzung folgen, Ziel ist es, Wasserstoff als zentralen Baustein der Energiewende zu etablieren und damit zur Reduzierung von CO2-Emissionen beizutragen.
Die Skalierung der Wasserstoffproduktion durch größere Elektrolyseure und Speicherung, vorwiegend von grünem Wasserstoff, sowie der Ausbau der Infrastruktur bei der Trailerversorgung und den mobilen sowie stationären Tankstellen sind entscheidend für die zukünftige Rolle von Wasserstoff in der Energieversorgung und Mobilität.
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