h2facts - Teil 5

Die vorherigen Teile von h2-facts beschäftigten sich mit der Erzeugung, Speicherung und den Transport von Wasserstoff. Im fünften Teil geht es um die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten.

 

Anwendungsmöglichkeiten von Wasserstoff

Aktuell werden in Deutschland 60 TWh Wasserstoff pro Jahr verbraucht. Bisher sind 95 % davon grauer Wasserstoff, welcher aus fossilen Energieträgern erzeugt wird. Mit der Suche nach alternativen Energiequellen für Industrieprozesse und dem steigenden Bedarf nach Energiespeichern, lässt sich für das Jahr 2030 die doppelte Menge an benötigten Wasserstoff prognostizieren. Für 2050 rechnet der Bund sogar mit dem 14-fachen Wasserstoffbedarf gegenüber 2020 [1].

 

Düngemittel

Der Großteil und damit 53,9 % des national verwendeten Wasserstoffs wird bisher für chemische Prozesse genutzt, bei denen es Verbindungen mit anderen Elementen eingeht oder auch die Spaltung von Kohlenstoffverbindungen herbeiführt [2]. 30 % des nationalen Wasserstoffs nutzt die Industrie zu der Herstellung von Ammoniak. Dies ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Stickstoff, welche durch das Haber-Bosch-Verfahren mit hohem Druck und Hitze erzeugt wird [3]. Ammoniak wird in großen Mengen in der Landwirtschaft als Düngemittel eingesetzt.

Benzin, Diesel und andere Treibstoffe

Ein weiterer großer Anwendungsbereich von Wasserstoff liegt bei der Aufbereitung von Treibstoffen. Dabei spaltet Wasserstoff, unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen, sowie mit dem Einsatz von Katalysatoren, langkettige Kohlenwasserstoffe wie Rohöl auf. Dieser Vorgang wird als „Hydrocracken“ bezeichnet. Weiter wird Wasserstoff in der Raffinierung auch zur Entschwefelung genutzt. So entstehen mittellange Kohlenstoffverbindungen wie Kerosin, Benzin oder Diesel. Es ist davon auszugehen, dass mit der Umstellung vieler Bereiche auf erneuerbare Energieträger, die Herstellung von kohlenstoffbasierten Treibstoffen deutlich abnimmt. [4]

Methanol

Auch die Erzeugung von Methanol aus Kohlenmonooxid und Wasserstoff ist ein wichtiges Anwendungsfeld. In Deutschland werden derzeit 6 % des verwendeten Wasserstoffs für die Herstellung verwendet. Methanol wird in der chemischen Industrie als Ausgangsstoff für andere Chemikalien genutzt. [3]

Fortbewegung

Wie Erdgas oder Biogas kann Wasserstoff auch als Treibstoff für Fahrzeuge verwendet werden. Dabei kann Wasserstoff, wie auch herkömmliche Treibstoffe, in Motoren verbrannt werden oder in Brennstoffzellen genutzt werden. Jedoch entsteht bei der Umsetzung kein CO2, sondern ausschließlich Wasser.  Die Anzahl der aktuell kaufbaren Wasserstoffautos ist noch sehr begrenzt, weshalb Neuzulassungen im Privatbereich selten sind. So wurden hierzulande im Jahr 2020 nur rund 507 solcher Autos zugelassen, was 0,001 % der jährlichen Neuzulassungen ausmacht.[5] Im Nahverkehr bietet Wasserstoff eine attraktive Möglichkeit gegenüber konventionellen oder rein elektrischen Antrieben. Die Stadt Weimar integriert bspw. drei mit Wasserstoff betriebene Busse in den öffentlichen Nahverkehr. [6] Auch Züge, Flugzeuge oder Schiffe können so auf grünen Wasserstoff umgestellt werden.

Strom und Wärme

Die im Wasserstoff gespeicherte Energie kann, neben der Verwendung als Treibstoff zur Fortbewegung auch zur Stromerzeugung genutzt werden. Durch die Umkehrung des Elektrolyseprozesses, entsteht in einer Brennstoffzelle oder auch BHKW aus Wasserstoff wieder Strom und Wärme. So kann überschüssige Energie aus erneuerbaren Energiequellen mittels Elektrolyse zu Wasserstoff umgewandelt und zu einem späteren Zeitpunkt wieder verstromt werden. Die anfallende Wärme kann dabei zum Heizen von Gebäuden genutzt werden. Daher hat Wasserstoff für das Gelingen der Energiewende eine entscheidende Bedeutung. [7]

Es gibt noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff und wird auch heute schon in vielen Bereichen genutzt. Ein paar Beispiele sind:

  • Wasserstoff als energiereiches Gas zur Hitzeerzeugung bei der Verarbeitung von Eisen oder Keramik.
  • Wasserstoff als Reduktionsmittel bei der Herstellung von LEDs, Halbleitern und vielen weiteren Elektrogeräten.
  • Wasserstoff zum Schweißen.
  • Wasserstoff zur Fett- und Ölhydrierung in der Lebensmittelindustrie. [7]

Die Liste der Anwendungsbereiche für Wasserstoff ist lang und es entwickeln sich laufend neue Möglichkeiten. In weiteren Folgen werden wir uns in h2facts näher mit den einzelnen Anwendungsgebieten befassen. Es bleibt also spannend.

Lesen Sie hier h2facts Teil 4: Transport von Wasserstoff

h2facts ist eine Kampagne des h2-well Innovationsmanagements.
Verfasser: Franz Leon Schuchmann, Peter Steinmüller

Literatur:

[1]    Deutscher Bundestag, Wasserstoffbedarf: WD 5-3000-024/22, 2022.
[2][nbsp]   Klimaschutz und regenerativ erzeugte Energieträger: Infrastruktur und Systemanpassung zur Versorgung mit regenerativen chemischen Energieträgern aus in- und ausländischen regenerativen Energien: Umweltbundesamt, 2015. Accessed: Oct. 18 2022. [Online]. Available: https://​www.umweltbundesamt.de​/​sites/​default/​files/​medien/​378/​publikationen/​climate_​change_​08_​2016_​klimaschutz_​und_​regenerativ_​erzeugte_​chemische_​energietrae.pdf
[3]    Sven Kreidekmeyer, Hans Dambeck, Dr. Almut Kirchner, Marco Wünsch, Kosten und Transformationspfade für strombasierte Energieträger. Accessed: Oct. 18 2022. [Online]. Available: https://​www.bmwk.de​/​Redaktion/​DE/​Downloads/​Studien/​transformationspfade-​fuer-​strombasierte-​energietraeger.pdf​?​__blob=​publicationFile
[4]    ENCON.Europ GmbH, Potentialatlas für Wasserstoff: Analyse des Marktpotentials für Wasserstoff, der mit. Accessed: Oct. 4 2022. [Online]. Available: https://​www.innovationsforum-energiewende.de​/​fileadmin/​user_​upload/​Potentialstudie-​fuer-​gruenen-​Wasserstoff-​in-​Raffinerien.pdf
[5]   Martin Wittler, …da waren´s nur noch zwei. Accessed: Oct. 18 2022. [Online]. Available: https://​www.spiegel.de​/​auto/​wasserstoff-​autos-​diese-​modelle-​gibt-​es-​in-​deutschland-​zu-​kaufen-​a-​088cffed-​f8c5-​4fdc-​a773-​cfbf5e18749d
[6]    MDR, Weimar will Busse mit Wasserstoffantrieb testen. Accessed: Oct. 4 2022. [Online]. Available: https://​www.mdr.de​/​nachrichten/​thueringen/​mitte-​thueringen/​weimar/​busse-​wasserstoff-​antrieb-​nahverkehr-​foerderung-​100.html
[7]    C. Hebling, M. Ragwitz, T. Fleiter, U. Groos, D. Härle, A. Held, M. Jahn, N. Müller, T. Pfeifer, P. Plötz, O. Ranzmeyer, A. Schaadt, F. Sensfuß, T. Smolinka, M. Wietschel, Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland. [Online]. Available: https://​www.ise.fraunhofer.de​/​content/​dam/​ise/​de/​documents/​publications/​studies/​2019-​10_​Fraunhofer_​Wasserstoff-​Roadmap_​fuer_​Deutschland.pdf

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