Bisher wird Wasserstoff überwiegend aus fossilen Rohstoffen (Erdgas und Kohle) erzeugt. Bei der Produktion des „grauen Wasserstoffs“ werden 230 bis 318 g CO2 Emissionen pro erzeugter KWh Wasserstoff freigesetzt. Wird das CO2 unter Energieaufwand weitgehend abgetrennt, spricht man von „blauem“ Wasserstoff. Die Emissionen liegen hier bei 23 bis 150 g CO2 pro KWh. Abgetrenntes CO2 kann stofflich weiter genutzt oder in geologischen Formationen gespeichert werden. „Grüner Wasserstoff“ wird aus verschiedenen erneuerbaren Energiequellen hergestellt, z. B. durch Elektrolyse (Aufspaltung von Wasser mittels erneuerbarem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff), durch Photolyse (direkte Spaltung des Wassers mittels Sonnenenergie) oder aus der Vergasung von Biomasse. 2018 betrug der weltweite Bedarf von Wasserstoff rund 115 Millionen Tonnen. Davon entstehen 40 % als Nebenprodukt in industriellen Prozessen, 60 % werden eigens erzeugt. Bisher stammen nur 2 % aus der Elektrolyse von Wasser und 0,7 % basieren auf erneuerbarer Energie oder Fossilenergie mit CO2-Abscheidung.1 Durch die Produktion von grünem Wasserstoff ergeben sich neue Möglichkeiten, die Versorgungssicherheit zu erhöhen und die Abhängigkeit von fossilen Importen zu verringern. Darüber hinaus spielt erneuerbarer Wasserstoff als Energieträger und Rohstoff eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung in unterschiedlichen Verbrauchssektoren, vor allem im Bereich der energieintensiven Industrie und des Verkehrs.
1 Quelle: VCÖ Factsheet, Verkehr aktuell 2020-02
Erneuerbare Energie speichern
Die Energieumwandlung mit Hilfe der Power-to-Gas-Technologie eröffnet viele Optionen für zukünftige integrierte Energiesysteme und ermöglicht die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität. Überschüsse aus der Produktion von Wind- und Sonnenstrom werden im Elektrolyseur zu Wasserstoff umgesetzt und können in der bestehenden Erdgasinfrastruktur transportiert und gespeichert werden. Neben der langfristigen Speicherung von erneuerbarem Strom im Erdgasnetz, steht H2 für verschiedene Anwendungen z. B. als Energielieferant zur Strom- und Wärmeerzeugung (durch Rückverstromung in stationären Brennstoffzellensystemen bzw. in Gasmotoren) oder als Kraftstoff im Verkehr zur Verfügung. Mit der Brennstoffzellen-Technologie kann die im Wasserstoff gespeicherte Energie wieder nutzbar gemacht werden. In einem elektrochemischen Prozess wird die chemische Energie unmittelbar in elektrische Energie und Wärme umgesetzt. Durch die Vermeidung von Zwischenschritten (wie Dampferzeugung, Turbine, Generator) ist die Brennstoffzelle sehr effizient.
Forschung und Entwicklung
Wasserstofferzeugungs- und -anwendungstechnologien haben in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht. In Österreich wird intensiv zu diesem Thema geforscht und zukunftsweisende Konzepte und Lösungen werden entwickelt und umgesetzt. Wasserstofftechnologien werden als wichtiger Baustein für die Erreichung des Ziels „Klimaneutralität bis 2040“ in Österreich gesehen. Im Regierungsprogramm der österreichischen Bundesregierung wurde eine nationale Wasserstoffstrategie verankert. Forschung- und Technologieentwicklung im Bereich Wasserstoff sollen speziell für den Wirtschafts- und Verkehrsbereich forciert werden, um Österreich zum Innovationsführer und zur Wasserstoffnation Nummer 1 zu machen. In der Mobilität sieht das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) den Haupteinsatzbereich für H2 und Brennstoffzellen bei Schwer- und Sonderfahrzeugen.
IEA Wasserstoff-Technologieprogramm
Österreich nimmt seit 2018 am TCP (Technology Collaboration Programme) Hydrogen der Internationalen Energieagentur (IEA) teil. Das Technologieprogramm soll den Einsatz und die Nutzung von Wasserstofftechnologien beschleunigen, indem auf internationaler Ebene gemeinsame Aktivitäten in den Bereichen Analyse, angewandte Forschung und Kommunikation durchgeführt und koordiniert werden. Zu den Forschungsthemen zählen u. a. die Produktion und Speicherung von Wasserstoff, Sicherheit, Power-to-x-Technologien (-Gas, -Heat, -Liquid) sowie mögliche Wasserstoffanwendungen in den Bereichen Energie und Mobilität.
https://nachhaltigwirtschaften.at/de/iea/
Mission Innovation Challenge 8
Österreich ist Mitglied in der weltweiten Forschungsallianz Mission Innovation (MI), die von führenden Energietechnologieländern gegründet wurde, um den Klimawandel zu bekämpfen und die Entwicklung sauberer Energietechnologien voranzutreiben. In Rahmen der Mission Innovation Challenges werden weltweite Forschungsanstrengungen für eine nachhaltige Energiezukunft forciert. Die Challenge 8 „Renewable and clean hydrogen“ widmet sich der Erforschung, Entwicklung und Demonstration von grünen Wasserstofftechnologien. Ziel ist es, technologische Hemmnisse für die Produktion, Verteilung, Lagerung und Nutzung von H2 im Gigawatt-Maßstab zu überwinden und eine kostengünstige Wasserstoffwertschöpfungskette zu entwickeln. Damit soll die Etablierung eines globalen Wasserstoffmarktes beschleunigt werden.
www.mission-innovation.net