Wasserstoff
Auf dem Weg zur Nachhaltigkeit: Wasserstoff und Elektrolyse als Schlüssel zur Energiewende
Klimaneutraler Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle bei der Umstellung auf nachhaltige Energiequellen.
Über den Wasserstoff
Wasserstoff als nachhaltiger Brennstoff
Klimaneutraler Wasserstoff, gewonnen durch umweltschonende Elektrolyseverfahren, ist eine nachhaltige Alternative zur Dekarbonisierung schwer zu elektrifizierender Sektoren. Besonders in Bereichen, in denen eine direkte Stromnutzung nicht praktikabel ist, kann klimaneutraler Wasserstoff als Ersatz von fossilen Brennstoffen zur Emissionsreduktion beitragen.
Wasserstoff als Rohstoff
Wasserstoff wird seit vielen Jahren in großen Mengen als Rohstoff für verschiedene chemische Prozesse genutzt. Beispielsweise werden weltweit enorme Mengen für die Produktion von Ammoniak, Methanol oder als Reduktionsmittel eingesetzt.
Derzeit wird dieser Wasserstoff fast ausschließlich in einem CO₂-intensiven Reformierungsverfahren aus fossilem Erdgas gewonnen.
Wasserstoff als Speicher
Wasserstoff und seine Derivate, wie Ammoniak und Methanol, bieten eine zuverlässige Möglichkeit, überschüssigen erneuerbaren Strom in großen Mengen und über längere Zeiträume zu speichern und zu transportieren.
Wasserstoff kann gasförmig unter hohem Druck, flüssig bei niedrigen Temperaturen oder in gebundener Form in Feststoffen oder Flüssigkeiten gespeichert werden.
Der Transport erfolgt je nach Distanz und Form entweder per Pipeline, Schiff oder dem Landweg. Insbesondere in Europa ist der Ausbau eines flächendeckenden Wasserstoff-Pipelinenetzes von sehr hoher Priorität.
Elektrolyse: Die Schlüsseltechnologie für klimaneutralen Wasserstoff
Die Elektrolyse ist der Prozess zur Herstellung von Wasserstoff, bei dem Wasser mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufgespalten wird. Bei Nutzung von erneuerbaren Stromquellen wie Sonnen- oder Windenergie spricht man von grünem Wasserstoff, der ohne CO₂-Emissionen hergestellt wird.
Zu den kommerziellen Elektrolysetechnologien gehören die klassische alkalische Elektrolyse (AEL) und die modernere Proton-Exchange-Membrane-Elektrolyse (PEMEL). Beide Technologien haben Vor- und Nachteile, insbesondere hinsichtlich Kosten, Leistungsdichte und Flexibilität. Die Anion-Exchange-Membrane-Elektrolyse (AEMEL) vereint wesentliche Vorteile und gilt als eine der zukunftsreichsten Alternativen.
Elektrolyseure als Brücke zwischen Energiesektoren
Elektrolyseure ermöglichen es, Energienetze effizient zu vernetzen und je nach Bedarf und Betriebsweise einen Beitrag zur Dekarbonisierung zu leisten. Sie können Überschüsse aus volatilen, erneuerbaren Energiequellen in wiederverwertbares Gas umwandeln und die dabei entstehende Abwärme nutzen, um den Nutzungsgrad zu erhöhen. Je nach Anwendungsfall und Gegebenheiten können diese Energieformen gespeichert, verteilt oder für andere Prozesse genutzt werden. Die Förderung solcher Synergien haben einen großen Stellenwert in der Entwicklung unserer Lösung. Unsere Systemmodule bieten effiziente Schnittstellen zur Nutzung der Abwärme und schlagen so weitere Brücken zwischen Energiesektoren.
Elektrolyse im Energiesystem
Netzstabilisierender Einsatz von Elektrolyseuren
Der angestrebte und rapide Ausbau von erneuerbaren Energien führt zu einer starken Belastung des vorhandenen Stromnetzes. Flexibel einsetzbare Elektrolyseure können zusätzlich zu ihrer Kernaufgabe, Wasserstoff zu produzieren, auch einen wesentlichen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen, indem sie:
AEM-Technologie
Die neue Ära der Wasserstofferzeugung
AEM ist eine zukunftsträchtige Technologie zur effizienten Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.
Herzstück dieser Technologie bildet eine Anionen-leitfähige Membran, welche die Elektrolysezelle in eine Anoden- und Kathodenhalbzelle unterteilt. Die Spaltung des Wassers geschieht dabei an der Kathodenelektrode, der dabei entstehende Wasserstoff kann hochrein (>99,9 %) und unter Druck (>30 bar) aus dem Kathodenraum abgeführt werden.
AEM-Elektrolyseure können im Gegensatz zu PEMEL ohne kritische und teure Materialien wie Iridium oder Platin auskommen und sind daher insbesondere in der Anschaffung deutlich kosteneffizienter. Sie bieten im Vergleich zur klassischen alkalischen Elektrolyse (AEL) höhere Leistungsdichten und mehr Dynamik. Diese Flexibilität, hohe Effizienz und geringe Investitionskosten machen unsere AEM-Stacks zu zukunftsträchtigen Akteuren auf dem Weg zu einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft.
Globaler Markt
Ein globaler Markt entsteht
Der globale Markt für Elektrolyseure soll laut aktuellen Studien bis 2035 einen Umsatz von 2.220 Milliarden US-Dollar erzielen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 35 %. Eine Expansion der Elektrolysekapazitäten um das 1.000-fache wird bis 2040 erwartet, mit Anlagenleistungen von über 200 GW.
Energiewende
Ein klarer Auftrag zur Energiewende
Im internationalen Schulterschluss wurde über die vergangenen Jahre ein klares Bekenntnis zur Bekämpfung des Klimawandels und der Abkehr von fossilen Brennstoffen getroffen. Zahlreiche Nationen haben Strategien und Ziele zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft entwickelt.
Globale Einigkeit, den Temperaturanstieg auf deutlich unter 2 Grad Celsius zu begrenzen und zusätzliche Anstrengungen zu unternehmen, um den Anstieg auf 1,5 Grad Celsius zu beschränken.
Die EU hat sich verpflichtet, bis 2050 klimaneutral zu werden und die Netto-Treibhausgasemissionen bis 2030 um mehr als 55% zu reduzieren.
Die EU strebt an, bis 2030 bis zu 10 Millionen Tonnen erneuerbaren Wasserstoff zu produzieren.
Dieses Gesetz zielt darauf ab, Steuervergünstigungen für kohlenstoffarmen Wasserstoff zu gewähren und so Investitionen in die Wasserstoffwirtschaft zu fördern.
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