Wasserstoff

Basierend auf der CO2-Emission wird Wasserstoff in verschiedene Farben unterteilt:
Grüner Wasserstoff wird aus erneuerbaren/nachhaltigen Energiequellen hergestellt, die praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich relativ schnell erneuern.
Türkisfarbener Wasserstoff wird durch die thermische Spaltung von Methan hergestellt. Anstelle von CO2 entsteht bei der Methanpyrolyse fester Kohlenstoff.
Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Rohstoffen gewonnen. Erdgas wird in der Regel durch einen Verbrennungsprozess in Wasserstoff und CO2 umgewandelt. Das CO2 wird ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben. Bei der Herstellung von einer Tonne entstehen etwa 10 Tonnen CO2.
Blauer Wasserstoff wird wie grauer Wasserstoff hergestellt. Das entstehende CO2 wird aufgefangen und gespeichert. Dadurch kann diese Wasserstoffproduktion in der Bilanz als CO2-neutral betrachtet werden.
Brauner Wasserstoff wird durch die Vergasung von Kohle gewonnen.

Angesichts der sinkenden Kosten für die Erzeugung von Solar- und Windenergie könnte der Bau von Elektrolyseuren an Standorten mit hervorragenden Bedingungen für erneuerbare Energien zu einer kostengünstigen Option für die Wasserstoffversorgung werden.

Volumetrische gegenüber gravimetrischer Energiedichte. Bedenken Sie, dass Wasserstoff etwa die dreifache gravimetrische Energiedichte von Erdgas hat, aber nur etwa 1/3 der volumetrischen Energiedichte. Das heißt, wenn die volumetrische Energie gering ist, wird mehr Speicherplatz benötigt.

Bei Wasserstoff hat der Speicherdruck einen großen Einfluss auf die volumetrische Energiedichte: bei 1 bar =0,09 kg/m3, bei 350 bar = 26,1 kg/m3, bei 700 bar = 42kg/m3, verflüssigt bei -252,9°C = 71 kg/m3

Quelle: IKV Institue for Plastic Processing

Die erneuerbaren Energien, insbesondere die Solarenergie, schwanken von Winter zu Sommer.

Wasserstoff kann eine Lösung zur Energiespeicherung sein. 2018 betrug der Energiebedarf in Deutschland 2'500 TWh.

Das deutsche Erdgasnetz hat eine Gesamtlänge von rund 511.000 km.

Die Hausanschlussleitungen sind zu einem großen Teil aus Polyethylen (PE) gefertigt.

90% der Rohre im Verteilungsnetz haben einen Durchmesser von unter 500mm. 75 % des Verteilungsnetzes werden mit einem Druck von unter 1 bar betrieben. Nur 7,5 % werden mit einem Druck von über 16 bar betrieben.

Etwa 50 % der Rohre des Verteilungsnetzes bestehen aus Polyethylen (PE).

Molekülgrösse [pm]: Wasserstoff: 75 vs. Methan: 200
Relativdichte (Luft=1): Wasserstoff: 0.07 vs. Methan: 0.55
Entflammbarkeitsgrenzen (untere und obere Grenze [%]): Wasserstoff: 4.0-77 vs. Methan: 4.4-17
Wobbe-Index [MJ/Nm3]: Wasserstoff: 40.6-48.2 vs. Methan: 47.9-53.3
Brennwert [MJ/m3]: Wasserstoff: 11 vs. Methan: 32

Ammoniak wird weltweit in riesigen Mengen als Düngemittel für die Landwirtschaft hergestellt, wobei jedoch Erdgas oder andere fossile Brennstoffe verwendet werden, um sowohl den Wasserstoff als Ausgangsstoff als auch die Energie für den Syntheseprozess bereitzustellen. Infolgedessen verursacht die Ammoniakproduktion mit diesen Methoden fast 1,5 % der weltweiten CO₂-Emissionen.

Flüssiges Ammoniak hat eine 1,5-mal höhere Energiedichte als flüssiger Wasserstoff und ist daher leichter zu lagern und zu transportieren.

Grünes Ammoniak gilt als die beste kohlenstofffreie Kraftstoffalternative für den Langstreckentransport.

Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) werden eine wesentliche Rolle bei der Dekarbonisierung des Verkehrs spielen. Je nach Anwendungsfall (durchschnittliche Kilometerleistung pro Tag/Fahrt und Fahrzeuggewicht) werden sich FCEV auf mittlere und große Pkw sowie auf Lkw und Busse konzentrieren. Batterieelektrische Fahrzeuge werden bei Kleinwagen und der städtischen Mobilität dominieren.

Der Anwendungsfall muss berücksichtigt werden.

Stöchiometrisch gesehen werden für 1 kg Wasserstoff etwa 9 kg Wasser benötigt.

Die von den Herstellern angegebenen Zahlen schwanken zwischen 10 und 22 kg Wasser pro 1 kg Wasserstoff.

Quelle: Australia's National Hydrogen Strategy