Wasserstoffarten und die Bedeutung der vier Farben

Menschen sprechen viel über Wasserstoff. In den letzten Jahren hören wir diesen Begriff immer häufiger. Besonders in Diskussionen über erneuerbare Energien und in Gesprächen über saubere Technologien taucht er als Thema auf. Auf dem Weg in Richtung grüne Zukunft spielt das chemische Element als Energieträger eine wichtige Rolle.

Ein Beispiel für die Nutzung von Wasserstoff sind Wasserstoffautos mit Brennstoffzellen. Sie gelten als saubere und emissionsfreie Alternative zu Verbrennungsmotoren.

Wusstest du, dass sich Wasserstoff klassifizieren lässt und es verschiedene Farben von Wasserstoff gibt? Du erfährst hier mehr über Wasserstoffarten und welche Bedeutung die vier Farben grün, blau, grau und türkis aufweisen.

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum. Die Abkürzung für Wasserstoff lautet H2. Als Energieträger ist er wegen seiner Energiedichte attraktiv: Ein Kilogramm ist so energiereich wie drei Kilogramm Benzin oder Diesel. Außerdem entstehen bei der Verbrennung nur Wasserdampf und keine Treibhausgase, die sich schädlich auf das Klima auswirken.

Wasserstoff kommt auf der Erde jedoch nicht in reiner Form vor, sondern in Verbindungen mit Wasser (H₂O), Kohlenwasserstoffen wie Methan (CH₄), Erdöl oder Biomasse.

Herstellung von Wasserstoff

Um aus den genannten Verbindungen reinen Wasserstoff zu produzieren, wird elektrische, chemische oder thermische Energie eingesetzt. Die Wasserstoffherstellung beruht dabei auf verschiedenen Verfahren:

• Elektrolyseverfahren: Mithilfe von Strom wird Wasser (H₂O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) zerlegt.
• Reformierungsverfahren: Bei diesem Verfahren entsteht Wasserstoff aus Erdgas, das zum größten Teil aus Methan (CH₄) besteht, und die Zugabe von Wasserdampf (Dampfreformierung). Bei der chemischen Reaktion entstehen Kohlendioxid (CO₂) und Wasserstoff (H2).
• Methanpyrolyse: Bei der Methanpyrolyse spaltet sich Erdgas durch Zugabe von thermischer Energie (Wärmeenergie) auf und durch die Wärme bilden sich Wasserstoff und fester Kohlenstoff.

Die wichtigsten Farben von Wasserstoff

Die Herstellungsverfahren sorgen dafür, dass sich der produzierte Wasserstoff abhängig von der Art seiner Herstellung in Farben einteilen lässt. Die wichtigsten vier Farben sind:

• grünfarbiger Wasserstoff
• blaufarbiger Wasserstoff
• graufarbiger Wasserstoff
• türkisfarbener Wasserstoff

 

Die Farben stehen für die Art der Herstellung von Wasserstoff und klassifizieren die damit verbundenen Umweltauswirkungen.

Grüner Wasserstoff ist potenzieller Kraftstoff der Zukunft

Die umweltfreundlichste Wasserstoffart ist grüner Wasserstoff, der durch die Elektrolyse von Wasser entsteht. Der dafür benötigte Strom stammt vorwiegend aus erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie oder Windkraft. Deshalb gelten sowohl die Herstellung als auch die dabei erzeugten Endprodukte als klimafreundlich und umweltverträglich.

Grüner Wasserstoff soll perspektivisch fossile Energiequellen wie Erdöl und Kohle ersetzen und eine klimaneutrale Alternative zu Kraftstoffen wie Benzin und Diesel werden. Für das Elektrolyseverfahren ist ein hoher Energieaufwand nötig. Dies führt dazu, dass grünem Wasserstoff als Kraftstoff bisher die wirtschaftliche Fähigkeit fehlt, mit anderen mithalten oder besser sein zu können.

Grauer Wasserstoff als relevanter Energieträger in der Industrie

Die am weitesten verbreitete Wasserstoffart ist grauer Wasserstoff, der durch Dampfreformierung aus Erdgas entsteht. Bei diesem Herstellungsprozess fallen jedoch erhebliche Mengen an CO₂ an. Dieser Umstand macht den grauen Wasserstoff für die Umwelt zur unfreundlichsten Wasserstoffart. Sie wird vor allem für die industrielle Anwendung eingesetzt.

Wasserstoff in grauer Farbe spielt eine wichtige Rolle in der Petrochemie, beispielsweise bei der Herstellung von Ammoniak für Düngemittel. Zudem kommt er in Raffinerien zum Einsatz, um Schwefel aus Rohöl zu entfernen. Ebenso kommt diese Wasserstoffvariante in der Stahlproduktion und Lebensmittelindustrie zur Verwendung.

Blauer Wasserstoff: Umweltfreundlicheres Pendant zu grauem Wasserstoff

Blauer Wasserstoff wird ähnlich wie grauer Wasserstoff aus Erdgas hergestellt. Die dabei entstehenden CO2-Emissionen werden durch Carbon Capture and Storage (CCS) Technologien aufgefangen oder weiterverwendet (Carbon Capture and Utilization, CCU). Blauer Wasserstoff gilt daher als „sauberer“ als grauer Wasserstoff.

Die Anwendungsbereiche für blauen Wasserstoff sind die gleichen wie für grauen Wasserstoff. Er wird in der Petrochemie, in Raffinerien, in der Stahlproduktion und in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Darüber hinaus wird blauer Wasserstoff auch als potenzielle Quelle für saubere Energie in der Stromerzeugung und im Verkehrssektor angesehen.

Türkiser Wasserstoff als nahezu emissionsfreie Wasserstoffart

Wasserstoff mit einer Türkisfärbung bildet sich durch die thermische Spaltung von Methan (Pyrolyse). Der Vorteil dieser Wasserstoffart besteht darin, dass Wasserstoff und fester Kohlenstoff anstelle von umweltschädlichem Kohlendioxid entstehen.

Die Verwendung von türkisfarbigem Wasserstoff fällt ähnlich aus wie bei den anderen drei Wasserstofffarben. Er lässt sich in der Industrie, im Verkehrssektor oder zur Energieerzeugung einsetzen. Ein weiterer Pluspunkt ist die kommerzielle Weiternutzung der festen Kohlenstoffe, die bei der Herstellung anfallen.

Deshalb kann türkisfarbiger Wasserstoff eine umweltfreundlichere Alternative sein gegenüber grauem oder blauem Wasserstoff, weil kein CO₂ entsteht. Die Produktion ist jedoch energieintensiv. Die Verträglichkeit für die Umwelt hängt stark davon ab. Es ist entscheidend, ob die Energie für die Methanspaltung aus erneuerbaren Quellen stammt.

Welche Wasserstoffart hat das größte Potenzial?

Grüner Wasserstoff gilt als der beste Wasserstoff und lässt sich aus erneuerbaren Energien gewinnen. Bei seiner Herstellung entstehen keine Treibhausgase. Er bietet das größte Potenzial für eine nachhaltige und umweltfreundliche Energiequelle. Grauer und blauer Wasserstoff verursachen dagegen bei ihrer Herstellung schädliche CO₂-Emissionen.

Bei der Produktion von blauem Wasserstoff werden diese Emissionen jedoch eingefangen und gespeichert. Türkisfarbener Wasserstoff hat das Vermögen, nahezu emissionsfrei zu sein. Allerdings ist die Technologie der Herstellung bislang nicht so ausgereift und weitverbreitet wie die Produktionsverfahren der anderen Wasserstoffarten.

 

 

* Die Werte für die elektrische Reichweite und den Stromverbrauch Ihres Fahrzeugs können von den gemessenen oder berechneten Werten abweichen, da das Fahrverhalten sowie andere Faktoren (wie Außentemperatur, Einsatz von Komfort-/Nebenverbrauchern, Straßenverhältnisse, Verkehr, Fahrzeugzustand, Reifendruck, Zuladung, Anzahl der Mitfahrer usw.) einen Einfluss auf die elektrische Reichweite und den Stromverbrauch haben.