Um bis zum Jahre 2050 das globale Klima nicht mehr als 1,5 Grad steigen zu lassen, spielt Wasserstoff (H2) eine zentrale Rolle. Dafür soll die Produktion von Wasserstoff nach Zahlen der Internationalen Energieagentur auf rund acht Megatonnen pro Jahr bis 2030 steigen. 2019 wurden global erst 0,36 Megatonnen produziert. Regnan untersuchte jüngst die aussichtsreichsten Produktionsarten von Wasserstoff und deren zukünftige Potenziale.
Wasserstoff wird heutzutage vor allem auf zwei Arten gewonnen. Blauer Wasserstoff wird mithilfe von Wasserdampf aus Erdgas produziert. Um die Umwelt nicht zu belasten, wird das dabei entstehende CO2 direkt eingefangen und gespeichert, beispielsweise in bereits leeren Erdgaslagerstätten. Grüner Wasserstoff wird geschaffen durch die Elektrolyse mit Hilfe von zwei unterschiedlich geladenen Polen, die eine chemische Reaktion in einem Wasserbad auslösen. Dabei gibt es zwei Formen der Elektrolyse, die alkanische und die saure. Während die alkanische auf die Rohstoffe Stahl und Nickel setzt, wird bei der sauren Elektrolyse Platin und Iridium verwendet.
Wie die Auswertung von Regnan zeigt, ist der blaue Wasserstoff bereits heute umweltschonender als der grüne Wasserstoff: Bei der Produktion des blauen Wasserstoffes werden 2,3 bis 5,8 Kilogramm CO2 je Kilogramm Wasserstoff emittiert, was unter anderem an den benötigten Rohstoffen Erdgas, Nickel, Zink, Eisen und Kupfer liegt. Bei der sauren Elektrolyse entstehen 11,6 bis 29,5 Kilogramm CO2 je Kilogramm Wasserstoff, bei der alkanischen 7,52 bis 23,8 Kilogramm CO2. Das liegt vor allem an dem Strom, der für die Elektrolyse gebraucht wird – ist dieser nicht regenerativ, so ist das energieintensive Verfahren für viele Treibhausgase verantwortlich.
In Zukunft werden sich beide Verfahren deutlich verbessern, projiziert die Studie von Regnan. Der grüne Wasserstoff dürfte durch regenerative Energien nur noch einen Bruchteil der Umweltbelastung von heute verursachen. Durch Speichermöglichkeiten wird auch der blaue Wasserstoff umweltschonender. Alison George, Head of Research bei Regnan, sagt: „Blauer Wasserstoff hat das Potenzial, eine nachhaltige und wirtschaftliche Option für die Wasserstoff-Produktion zu sein – insbesondere in Regionen mit lokalen Erdgasressourcen, bestehender Pipeline- und Transportinfrastruktur sowie zuverlässiger CO2-Speicherung.“ Je besser die Speicherungstechnologie von CO2 werde, desto umweltschonender werde auch der blaue Wasserstoff. Sollte das volle Potenzial der Speicherung ausgenutzt werden können, so könnte die Umweltbelastung des Verfahrens auf unter 2,3 Kilogramm CO2 pro Kilogramm H2 sinken. Zum Vergleich: Die saure Elektrolyse betrieben mit vollständig regenerativem Strom produziert 3,3 Kilogramm CO2 pro Kilogramm H2. So könnte blauer Wasserstoff schlussendlich weniger CO2 emittieren als grüner.
Noch ein Rohstoff ist für die Wasserstoffproduktion entscheidend: Frischwasser. Durch die Produktion mittels Wasserdampfs benötigt der blaue Wasserstoff deutlich mehr Wasser als grüner. Nach Berechnungen von Regnan verbraucht der blaue Wasserstoff in der Produktion 18,4 bis 21,6 Liter Frischwasser pro Kilogramm H2, die Elektrolyse nur zirka neun bis zehn Liter Wasser pro Kilogramm H2. „Wasserreiche Regionen werden daher bestens für die H2-Produktion geeignet sein“, sagt Alison George.
