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Wasserstoff kann eine nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen sein

Das leichteste und am häufigsten vorkommende Element im Universum könnte in einer kohlenstofffreien Zukunft zu einer wichtigen Energiequelle werden. Wasserstoff wird bereits heute zur Raffination von Kraftstoffen und zur Herstellung von Ammoniak verwendet, aber praktisch alles wird aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Jetzt arbeiten Unternehmen und Forscher daran, saubereren Wasserstoff zu produzieren und ihn zu nutzen, um schwer zu elektrifizierende Sektoren mit Strom zu versorgen und Energie aus intermittierenden erneuerbaren Quellen zu speichern.

Obwohl nicht erwartet, dass er eine dominierende Energiequelle ist, schätzt die Internationale Energieagentur (IEA), dass Wasserstoff bis 2050 in einer Null-Null-Zukunft etwa 10% des weltweiten Energieverbrauchs ausmachen könnte.

Wie fossile Brennstoffe ist Wasserstoff energiereich und kann bei der Verbrennung sehr hohe Temperaturen erzeugen. Dies macht es zu einem potenziellen Ersatz für industrielle Prozesse, die extreme Hitze erfordern, wie z. B. die Stahlherstellung, oder für Ferntransportanforderungen, die mit den heutigen Batterietechnologien wie Luftfahrt, schweren Lastkraftwagen und Schifffahrt nicht erfüllt werden können. Wasserstoff kann auch eine Möglichkeit sein, Energie aus erneuerbaren Quellen monatelang zu speichern, verglichen mit der Kapazität, zu der Batterien in der Lage sind.

Es kann auf die gleiche Weise gespeichert werden, wie wir Erdgas speichern, wenn Sie diese überschüssige erneuerbare Kapazität haben, können Sie Ihre Elektrolyseure betreiben, um Wasserstoff herzustellen und ihn dann zu speichern.

Obwohl es tatsächlich energiereicher ist als Erdgas, existiert Wasserstoff natürlich nicht von selbst. Es wird normalerweise in Kombination mit Sauerstoff in Wasser (H2O) und mit Kohlenstoff in Methan (CH4) gefunden.

Es ist kein Brennstoff selbst, und es braucht Energie, um Energie zu erzeugen. Um einen Wasserstoff mit einer geringeren Kohlenstoffintensität zu erhalten, benötigen Sie erneuerbare Energiequellen, und Sie verlieren damit etwa 30% Ihrer Energie.

Dieser Energieverlust macht Wasserstoff zu einem schwächeren Kandidaten für die Stromerzeugung, wie die Stromversorgung eines Hauses.

H2 Regenbogen

Wasserstoff kommt in mehreren Farben vor – grün, blau, grau, braun oder schwarz -, die alle auf einen Unterschied in der Art und Weise hinweisen, wie er hergestellt wurde.

  • Brauner oder schwarzer Wasserstoff wird aus Kohlenstoff durch einen Vergasungsprozess hergestellt, der CO2 freisetzt.
  • Grauer Wasserstoff wird durch einen Prozess namens Dampfreformierung erzeugt, der Wasserstoff von Erdgas, normalerweise Methan, trennt. Auch bei dieser Methode entsteht CO2.
  • Blauer Wasserstoff bezieht sich auf Wasserstoff, der mit Dampf von Erdgas getrennt wird und Kohlenstoffabscheidungs- und Speichertechnologie verwendet, um Emissionen aus dem Prozess abzuscheiden und zu binden.
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Grüner Wasserstoff bezieht sich im Großen und Ganzen auf Wasserstoff, der getrennt wird, ohne Treibhausgase auszustoßen. Oft bedeutet dies, dass es aus der Elektrolyse stammt, bei der Wasserstoff mit Hilfe von Elektrizität aus dem Wasser gespalten wird.

Der größte Teil des heute verwendeten Wasserstoffs ist grau. Aber seit 2021 hat S & P Global einen Anstieg der Nachrichten für kohlenstoffarme Projekte um 350% verfolgt – was sowohl grünen als auch blauen Wasserstoff bedeutet.

Eine der größten Herausforderungen bei der Verwendung von reinem Wasserstoff ist der Preis. Es kann heute zwischen 3 und 7 US-Dollar pro Kilogramm kosten, während Wasserstoff aus Erdgas nicht mehr als 1,50 US-Dollar pro Kilogramm kostet. Das Ziel des DoE ist es, den Preis bis 2025 auf 2 US-Dollar pro kg zu senken. Unabhängig davon sinken die Kosten für grünen Wasserstoff aufgrund der gesenkten Kosten für erneuerbare Energien und Elektrolyseure schneller als bisher erwartet.

Das zweiteilige Infrastrukturgesetz sieht 9,5 Milliarden US-Dollar für Wasserstoffprojekte in den USA vor, darunter 8 Milliarden US-Dollar für mindestens vier saubere Wasserstoff-Hubs.

Im April gab das Loan Programs Office des DOE eine bedingte Zusage für ein Darlehen in Höhe von 504 Millionen US-Dollar zur Finanzierung eines sauberen Wasserstoffprojekts in Utah ab. Die Anlage wird Energie aus erneuerbaren Energiequellen mittels Elektrolyseuren in Wasserstoff umwandeln und dann bis zu 300 GWh in zwei massiven Salzlöchern speichern. Der geplante Fertigstellungstermin des Projekts ist 2025.

An diesem Punkt bleibt sogar die Definition von grünem Wasserstoff eine Debatte innerhalb der US-Wasserstoffindustrie.

Das Infrastrukturgesetz definiert reinen Wasserstoff als maximal 2 kg CO2-Emissionen pro 1 kg produziertes H2, aber Lin sagte, das DOE müsse klären, wie diese CO2-Emission zu messen sei.

Dann ist da noch das Thema Infrastruktur. Erdgaspipelines können zwar Wasserstoff transportieren, aber es ist viel leichter als Erdgas, was Bedenken hinsichtlich Leckagen hervorruft. Der Transport von Wasserstoff in flüssiger Form würde viel kältere Temperaturen erfordern als Flüssigerdgas, was einen höheren Energieverbrauch bedeutet.

Und – wie bei den meisten anderen Klimatechnologien – ist grüner Wasserstoff wirklich auf ein saubereres Energienetz angewiesen.

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