{"id":5160,"date":"2021-12-03T07:21:26","date_gmt":"2021-12-03T06:21:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.umweltperspektiven.ch\/?p=5160"},"modified":"2022-02-09T11:06:03","modified_gmt":"2022-02-09T10:06:03","slug":"blauer-wasserstoff-kann-das-klima-schuetzen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.organisator.ch\/de\/sustainability\/2021-12-03\/blauer-wasserstoff-kann-das-klima-schuetzen\/","title":{"rendered":"Blauer Wasserstoff kann das Klima sch\u00fctzen"},"content":{"rendered":"
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Christian Bauer untersucht am PSI, wie effizient verschiedene Energietr\u00e4ger f\u00fcr eine nachhaltige Versorgung eingesetzt werden k\u00f6nnen.\u00a0Foto: PSI, Mahir Dzambegovic<\/figcaption><\/figure>\n

Wasserstoff gilt als Energietr\u00e4ger der Zukunft, denn bei seiner Nutzung \u2013 ob zum Antrieb eines Autos oder zur W\u00e4rmeerzeugung in Haushalt und Industrie \u2013 entsteht nur Wasser. Doch ob Wasserstoff wirklich klimafreundlich ist, h\u00e4ngt davon ab, wie er produziert wurde. Den Idealfall stellt sogenannter gr\u00fcner Wasserstoff dar. Er wird per Elektrolyse aus Wasser hergestellt, wobei der Strom daf\u00fcr ausschliesslich aus erneuerbaren Energien wie Wasser-, Wind- und Sonnenkraft stammt. Dadurch ist er weitgehend klimaneutral. Aber zurzeit ist derart produzierter Wasserstoff teuer und nicht \u00fcberall verf\u00fcgbar \u2013 da erneuerbarer Strom und Elektrolysekapazit\u00e4ten fehlen.<\/p>\n

\u00abDer rapide steigende Bedarf an Wasserstoff kann damit auf absehbare Zeit wahrscheinlich nicht gedeckt werden\u00bb, heisst es deshalb in der aktuellen internationalen Studie. Der Grossteil des Wasserstoffs wird heute aus Erdgas oder anderen fossilen Brennstoffen gewonnen. Man bezeichnet ihn als \u00abgrauen Wasserstoff\u00bb. Er bringt in der \u00d6kobilanz aber keine Vorteile, weil seine Herstellung das Klima belastet und bei der Umwandlung Energie verloren geht.<\/p>\n

Eine Art Kompromiss stellt der sogenannte blaue Wasserstoff dar, dessen m\u00f6gliche Rolle f\u00fcr die Energiewende Fachkreise und Politik seit Monaten versch\u00e4rft diskutieren. Er wird zwar wie der graue Wasserstoff aus Erdgas hergestellt, indem man dieses erhitzt und dann durch sogenannte Dampfreformierung in Wasserstoff und Kohlendioxid spaltet. In diesem Fall jedoch l\u00e4sst man das Kohlendioxid nicht einfach in die Atmosph\u00e4re entweichen, sondern scheidet einen Teil davon ab und speichert ihn dauerhaft unterirdisch, um den Treibhauseffekt zu verringern. Man nennt das Carbon Capture and Storage oder kurz CCS. Das verbessert die Klimabilanz.<\/p>\n

Lecks schm\u00e4lern die Klimabilanz<\/b><\/h2>\n

Eine im August erschienene Studie von Forschenden der US-Universit\u00e4ten Cornell und Stanford kam allerdings zu dem Ergebnis, dass blauer Wasserstoff zur W\u00e4rmeerzeugung trotz CCS nicht besser f\u00fcrs Klima, sondern unterm Strich sogar gut 20 Prozent schlechter sei als Erdgas, das man direkt als Energietr\u00e4ger verwendet. Das liege vor allem daran, so die Autoren, dass \u00fcber die gesamte Lieferkette des Erdgases \u2013 von dessen F\u00f6rderung am Bohrloch \u00fcber den Transport per Pipeline oder Schiff bis hin zur Wasserstoffherstellung \u2013 Gas durch Lecks in die Luft entweicht. Da Erdgas beziehungsweise sein Hauptbestandteil Methan einen rund 30 Mal st\u00e4rkeren Treibhauseffekt aufweist als CO2, k\u00f6nnen schon Leckagen von wenigen Prozent die Klimabilanz des aus ihm gewonnenen Wasserstoffs enorm tr\u00fcben. Hinzu kommen CO2-Emissionen bei der Erdgasreformierung, wenn nicht s\u00e4mtliches Kohlendioxid abgeschieden wird und so ein Teil in die Atmosph\u00e4re gelangt statt unter die Erde.<\/p>\n

\u00abDiese Studie war f\u00fcr uns der Anlass, den Klimaeffekt von blauem Wasserstoff noch genauer zu analysieren\u00bb, sagt Christian Bauer vom Labor f\u00fcr Energiesystem-Analysen des Paul Scherrer Instituts (PSI<\/a>), Hauptautor der aktuellen Studie. Bauer formierte zusammen mit Mijndert van der Spek, Professor am Forschungszentrum f\u00fcr Carbon Solutions an der Heriot-Watt Universit\u00e4t in k\u00fcrzester Zeit eine internationale Kooperation von Forschenden verschiedenster Institute, um die neue Studie auf eine breite Basis zu stellen. Besonders eng war die Zusammenarbeit mit Kollegen der ETH Z\u00fcrich, die \u00fcber spezielle Modelle verf\u00fcgen, mit denen sie Prozesse wie die CO2-Abscheidung detailliert simulieren k\u00f6nnen. \u00abSie haben die Herstellung von blauem Wasserstoff \u00fcber ihre Simulationssoftware laufen lassen, und wir vom PSI haben die Ergebnisse in unsere \u00d6kobilanzmodelle eingespeist\u00bb, berichtet Bauer. \u00abDiese bilden die gesamte Produktionskette von der Erdgasf\u00f6rderung bis zur CO2-Speicherung ab.\u00bb<\/p>\n

Die Resultate der \u00d6kobilanz zeichnen ein differenziertes Bild: Ob blauer Wasserstoff dem Klima zugutekommt, h\u00e4ngt demnach sehr stark davon ab, wie viel Methan auf dem Weg von der F\u00f6rderung des Erdgases bis zur Produktion des Wasserstoffs verloren geht und wie effektiv die CO2-Abscheidung bei der Erdgasreformierung ist. \u00abDie Methanemissionen sind sehr diffus, weil sie an vielen verschiedenen Stellen der Produktionskette auftreten k\u00f6nnen\u00bb, sagt Bauer. \u00abDaher sind sie schwer zu bestimmen. Je nach F\u00f6rdertechnik und Land, aus dem das Erdgas stammt, schwanken sie zwischen wenigen zehntel Prozent und einigen Prozenten.\u00bb Und bei der CO2-Abscheidung gibt es Verfahren, die fast das gesamte anfallende CO2 einfangen und speichern k\u00f6nnen. Andere kommen nur auf die H\u00e4lfte. \u00abMit modernen CO2-Abscheidungstechnologien kann praktisch das gesamte in der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 abgeschieden werden\u00bb, sagt van der Spek. Damit k\u00f6nne blauer Wasserstoff eine Schl\u00fcsselrolle beim \u00dcbergang zu einer kohlenstoffneutralen Gesellschaft spielen.<\/p>\n

Der Schl\u00fcssel liegt in einem hohen Technikstandard<\/b><\/h2>\n

Der Schl\u00fcssel zu blauem Wasserstoff, der dem Klima wirklich zugutekommt, liegt also darin, hohe Anspr\u00fcche an die Technik anzulegen: \u00abAls Vorbilder k\u00f6nnen L\u00e4nder wie Norwegen dienen\u00bb, sagt Bauer. Diese gewinnen und transportieren das Erdgas schon heute fast verlustfrei mit Emissionen von unter 0,5 Prozent. Wird nun bei der Erdgasreformierung nahezu die gesamte Menge der CO2-Emissionen abgeschieden und etwa in ehemaligen Erdgasfeldern in der Nordsee gespeichert \u2013 was sich seit vielen Jahren als effektiv und sicher bew\u00e4hrt hat \u2013, dann ist dieser blaue Wasserstoff fast genauso klimafreundlich wie der gr\u00fcne.<\/p>\n

Der PSI-Forscher betont, dass seine US-Kollegen nicht unbedingt falsch gerechnet h\u00e4tten. \u00abSie haben nur einfach recht einseitig die negative Seite des Spektrums betrachtet, wie die Produktion von blauem Wasserstoff laufen kann. Wir dagegen zeigen: Wenn man es richtig macht, leistet er durchaus einen wertvollen Beitrag zur Energiewende.\u00bb Er k\u00f6nne zumindest eine Art \u00dcbergangsl\u00f6sung sein, bis gr\u00fcner Wasserstoff fl\u00e4chendeckend und g\u00fcnstig verf\u00fcgbar wird. \u00abWom\u00f6glich wird es der steigende Bedarf auch n\u00f6tig machen, dass beide Formen \u00fcber l\u00e4ngere Zeit komplement\u00e4r genutzt werden\u00bb, so Bauer.<\/p>\n

Die Erdgasindustrie hat bereits erkannt, dass nur eine m\u00f6glichst emissionsfreie Produktion ihren Weiterbestand sichern kann. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, die Technik weltweit auf einen Standard zu bringen, der maximal 0,2 Prozent Methanemissionen zul\u00e4sst. Auf politischer Ebene werden Schwellenwerte diskutiert, unter denen blauer Wasserstoff als kohlenstoffarm und dadurch klimafreundlich gelten darf. \u00abWichtig ist, dass ein solcher Wert wirklich die Emissionen entlang der gesamten Kette ber\u00fccksichtigt\u00bb, sagt Bauer. Entscheidende Faktoren d\u00fcrften bei der Bilanzierung nicht ausgeblendet werden.<\/p>\n

Originalver\u00f6ffentlichung: \u00abOn the climate impacts of blue hydrogen production\u00bb,Christian Bauer, Karin Treyer, Cristina Antonini, Joule Bergerson, Matteo Gazzani, Emre Gencer, Jon Gibbins, Marco Mazzotti, Sean T. McCoy, Russell McKenna, Robert Pietzcker, Arvind P. Ravikumar, Matteo C. Romano, Falko Ueckerdt, Jaap Vente, Mijndert van der Spek,\u00a0Sustainable Energy & Fuels, 19.11.2021,\u00a0DOI: https:\/\/dx.doi.org\/10.1039\/D1SE01508G<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

\n

Nomenklatur des Wasserstoffs<\/b><\/h1>\n

Je nachdem, wie Wasserstoff hergestellt wird, erh\u00e4lt er in der Energiebranche verschiedene Namen. Hier die g\u00e4ngige \u201eFarbenlehre\u201c:<\/p>\n

Gr\u00fcner Wasserstoff:<\/b>\u00a0Hergestellt mit Strom aus erneuerbaren Energien<\/p>\n

T\u00fcrkis:<\/b>\u00a0Hergestellt durch sogenannte Methanpyrolyse: Das Erdgas wird thermisch in Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten<\/p>\n

Orange\/gelb:<\/b>\u00a0Hergestellt aus organischen Stoffen wie Biomasse, Biogas und Biomethan<\/p>\n

Violett\/rot:<\/b>\u00a0Hergestellt mit Strom aus Kernenergie<\/p>\n

Blau:<\/b>\u00a0Hergestellt aus Erdgas unter Abscheidung und geologischer Speicherung des Kohlendioxids<\/p>\n

Weiss:<\/b>\u00a0Nat\u00fcrlich vorkommender Wasserstoff<\/p>\n

Grau:<\/b>\u00a0Hergestellt aus Erdgas (oft werden unter \u201egrau\u201c auch alle fossilen Energietr\u00e4ger zusammengefasst)<\/p>\n

Braun:<\/b>\u00a0aus Braunkohle<\/p>\n

Schwarz:<\/b>\u00a0aus Steinkohle<\/p><\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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