Megatrend Wasserstoff: Grüner Wasserstoff aus Biogas

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Wasserstoff ist ein Energieträger und Grundstoff für die Zukunft. Wird er mittels Elektrolyse mit Hilfe von erneuerbaren Energien regenerativ erzeugt, man spricht dann von „grünem Wasserstoff“, hat er das Potenzial eine Schüsseltechnologie auf dem Weg hin zu einer klimaneutralen Industrie zu werden. Grüner Wasserstoff ist ein Hoffnungsträger für die Energie- und Mobilitätswende. Massentauglich ist der grüne Wasserstoff aktuell aber noch nicht. Derzeit überwiegt der graue Wasserstoff, der aus fossilen Quellen gewonnen wird, vor allem aus der Dampfreformierung von Erdgas. Anschließend muss er in energieintensiven Prozessen komprimiert und verflüssigt werden, damit er dann bspw. an einer Tankstelle verfügbar ist. Pro erzeugter Tonne grauen Wasserstoffs fallen rund 10 Tonnen Kohlendioxid an. Für eine klimaneutrale Industrie ist der graue Wasserstoff nicht der richtige Weg. Auf die Farbenlehre des Wasserstoffs, es gibt noch blauen und türkisen Wasserstoff, möchte ich in diesem Artikel nicht eingehen, dennoch sind diese Grundstoffe deutlich klimaneutraler als der graue Wasserstoff.

Für eine vollständige Dekarbonisierung unserer Gesellschaft ist der Einsatz von grünem Wasserstoff (neben E-Fuels) entscheidend. Grüner Wasserstoff hat eine Reihe von Vorteilen und nur wenige Nachteile, die man in den Griff bekommen sollte. Grüner Wasserstoff ist klimaneutral, kann lokal produziert werden und hat viele Anwendungsmöglichkeiten. Auf der Kostenseite sieht es allerdings nicht so gut aus, da er in der Erzeugung und Beschaffung teurer als der graue fossil-basierte Wasserstoff ist.

Für eine flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff ist eine dezentrale Herstellung des grünen Wasserstoffs unumgänglich. Die Herkunft des Stromes ist dabei entscheidend für die klimaneutrale Gewinnung durch das Elektrolyseverfahren. Aus diesem Grund wird der überwiegende Teil in der Nähe der erneuerbaren Stromerzeugung zukünftig produziert werden. Vor allem die Regionen im Norden von Deutschland mit ihren Offshore-Windparks sind geradezu ideal für eine Produktion von grünem Wasserstoff. Allerdings ist dieser Standort dann eher zentral als dezentral.

Und gerade hier kommt nun ein neues interessantes Verfahren mit ins Spiel, dass dezentral im ganzen Land, unabhängig von den idealen Standorten wie bspw. bei der Windenergie, aufgebaut werden kann. Wissenschaftler der TU Graz und das Start-Up-Unternehmen Rouge H2 Engineering erzeugten weltweit erstmals hochreinen Wasserstoff aus einer Biogasanlage mit echtem Biogas inklusive aller Verunreinigungen, die im Gas vorhanden sind. Die industrienahe Demonstrationsanlage ist weltweit die größte ihrer Art und stellt den klimaneutralen grünen Wasserstoff im sogenannten Chemical Looping Verfahren (Eisen-Wasserdampf-Prozess) mit einem Reinheitsgrad von 99,99 Prozent her.

Ein wichtiger Vorteil ist, dass sich die Technologie reibungslos in bestehende Biogasanlagen integrieren lässt. Auch der Preis für ein Kilogramm Wasserstoff kann sich sehen lassen. Aktuell wird der Wasserstoff an der Tankstelle mit rund 9,50 EUR pro Kilogramm verkauft. Für den Wasserstoff aus einer Biogasanlage wird ein Preis von 5 EUR pro Kilogramm prognostiziert. Damit ist das Verfahren gegenüber anderen Technologien wie z.B. der Elektrolyse mit einem Produktionspreis von 5 bis 12 EUR pro Kilogramm wettbewerbsfähig. Sehen wir zukünftig also neben jeder Biogasanlage auch eine Wasserstoff-Tankstelle?

Leider ist das nicht ganz so einfach. Eine Chemical-Looping-Anlage erzeugt den Wasserstoff mit einem Druck von bis zu 100 bar, was für eine Betankung eines wasserstoffbetriebenen Fahrzeugs nicht ausreicht. Laut technischen Vorgaben muss hier derzeit mit einem Druck von 700 bar getankt werden, damit möglichst viel Wasserstoff in den Fahrzeugtank kommt, andernfalls leidet die Reichweite. Eine Komprimierung des 100 bar-Wasserstoffs auf die geforderten 700 bar ist jedoch aktuell teuer und technisch nicht ganz einfach. Eine dezentrale Wasserstoffproduktion an einer Biogasanlage würde sich dennoch für kürzere Fahrten eignen. Es bleibt spannend welchen Weg der grüne Wasserstoff im Produktionsverfahren einschlägt.

SVP bleibt selbstverständlich an diesem spannenden Thema dran.

Autor: Dr. Volkhard Francke, Market Intelligence Senior Expert, SVP Deutschland AG
Quelle: TU Graz Homepage 10/2021, Ørsted Homepage, Shell Energy Homepage, In4Climate.nrw