Im Rahmen der Energiewende spielt Wasserstoff als Energieträger der Zukunft eine zunehmend wichtige Rolle in der weltweiten Energiepolitik. Dabei ist immer wieder von unterschiedlichen Farben die Rede. Doch was unterscheidet grünen, blauen und grauen Wasserstoff überhaupt voneinander und warum wird besonders die Klimafreundlichkeit von blauem Wasserstoff immer wieder diskutiert?
In diesem Artikel finden Sie eine Definition, was man unter blauem Wasserstoff versteht, wie er sich von grünem Wasserstoff unterscheidet und welche Vor- und Nachteile blauer Wasserstoff bietet.
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Was ist blauer Wasserstoff?
Blauer Wasserstoff entsteht aus der Dampfreduzierung von Erdgas. Dabei wird das Gas in Wasserstoff und CO2 gespalten. Bei der Herstellung von blauem Wasserstoff wird das entstandene Kohlendioxid mittels Carbon Capture and Storage-Technik (CCS) gespeichert und unterirdisch gelagert. Durch diese Technologie entstehen bei der Wasserstoffproduktion keine CO2-Emissionen.
Was ist der Unterschied zwischen blauem und türkisem Wasserstoff?
Der Hauptunterschied zwischen türkisem und blauem Wasserstoff liegt in der Art der Herstellung und damit verbunden auch in der Klimafreundlichkeit der Wasserstofferzeugung. Bei türkisem Wasserstoff wird Erdgas mittels Methanpyrolyse in Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten. Wird der Kohlenstoff dauerhaft gebunden und bei der Weiterverarbeitung nicht verbrannt, ist auch diese Art der Wasserstoffproduktion CO2-neutral. Allerdings ist türkiser Wasserstoff nur dann komplett klimaneutral, wenn die Hochöfen zur Spaltung des Methans mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Da bei der Förderung des Erdgases für die Wasserstoffproduktion häufig ebenfalls Emissionen entstehen, ist türkiser Wasserstoff mit Blick auf den gesamten Entstehungsprozesses meist nicht komplett klimaneutral.
Blauer Wasserstoff wird dagegen nicht mit Methan, sondern durch die Dampfreduzierung des Erdgases hergestellt. Dabei wird das Kohlendioxid nicht in die Atmosphäre ausgestoßen, wodurch CO2-Emissionen vermieden werden.
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Wie unterscheiden sich grüner und blauer Wasserstoff?
Der Unterschied zwischen grünem und blauem Wasserstoff besteht darin, dass bei der Herstellung von blauem Wasserstoff als Nebenprodukt CO2 entsteht. Grüner Wasserstoff wird dagegen durch Elektrolyse hergestellt, wobei als Nebenprodukt lediglich Sauerstoff abfällt. Aus diesem Grund ist grüner Wasserstoff in der Herstellung vollständig klimaneutral.
Als farbloses Gas hat Wasserstoff im eigentlichen Sinne keine Farbe. Die Aufteilung in grünen, blauen, grauen und türkisen Wasserstoff dient lediglich dazu, die verschiedenen Herstellungsarten und die Klimaneutralität bei der Wasserstofferzeugung zu unterscheiden.
Wie funktioniert die Herstellung von blauem Wasserstoff?
Wasserstoff gilt als zentraler Energieträger für die Energiewende und die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft. Da bei der Verbrennung von Wasserstoff lediglich Wasser entsteht, lassen sich durch die Nutzung von Wasserstoff CO2-Emissionen zuverlässig vermeiden. Da Wasserstoff in der Natur nicht in der benötigten Menge vorkommt, muss er hergestellt werden. Bisher wird Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen gewonnen, wobei pro Tonne Wasserstoff rund zehn Tonnen CO2 in die Atmosphäre gelangen. Den so hergestellten Wasserstoff bezeichnet man als grauen Wasserstoff. Dieser ist allerdings für den Klimaschutz und die angestrebte Dekarbonisierung nicht förderlich. Die Erzeugung von blauem Wasserstoff funktioniert zwar genau wie die Herstellung von grauem Wasserstoff, allerdings wird das bei der Produktion entstehende CO2 abgefangen und gespeichert. Das bei der Wasserstoffproduktion anfallende CO2 wird unterirdisch eingelagert. Dieses Verfahren bezeichnet man als Carbon Capture and Storage, kurz CCS. Auf diese Weise gelangt das klimaschädliche CO2 nicht bzw. nur in geringen Mengen in die Atmosphäre, weshalb blauer Wasserstoff im Vergleich als kohlenstoffarm bzw. emissionsarm gilt.
Wie klimafreundlich blauer Wasserstoff in der Herstellung wirklich ist, wird allerdings nach wie vor diskutiert, da bei der Förderung und dem Transport des Erdgases CO2 und Methan ausgestoßen wird.
Die verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten von blauem Wasserstoff
Grüner, blauer und grauer Wasserstoff unterscheiden sich in den möglichen Einsatzbereichen nicht voneinander. So finden sich auch für blauen Wasserstoff vielfältige Verwendungsmöglichkeiten:
Verwendung als Energieträger im Mobilitätssektor, z. B. für den Antrieb von schweren Nutzfahrzeugen, Züge, Schiffen oder Flugzeugen
Speicherung von elektrischer Energie, da überschüssiger Strom aus Solar- und Windenergie langfristig gespeichert und bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt werden kann
Verwendung als Heizmittel
Zwar wird blauer Wasserstoff bzw. Wasserstoff allgemein noch nicht flächendeckend für diese Verwendungszwecke eingesetzt, allerdings treiben Forschung, Politik und Industrie den Ausbau der Wasserstoffwirtschaft auch im Rahmen der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung stetig voran.
Wie hoch sind die Kosten für blauen Wasserstoff?
Die Herstellung von blauem Wasserstoff kostet im Durschnitt 6,3 Cent pro Kilowattstunde. Derzeit hat blauer Wasserstoff noch klare Kostenvorteile im Vergleich zu grünem Wasserstoff, der mit Produktionskosten von durchschnittlich 16,5 Cent pro Kilowattstunde H2 mehr als doppelt so teuer ist. Allerdings erwarten Experten, dass der Unterschied bei den Kosten zwischen grünem und blauem Wasserstoff schnell schrumpfen wird. Grundlage dafür ist vor allem die Weiterentwicklung der Technologie sowie der erwartete Preissturz für Elektrolyseure, die für die Elektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff benötigt werden.
Vor- und Nachteile: Wie klimafreundlich ist blauer Wasserstoff?
Durch die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Wasserstoff ist die Umstellung auf eine klimafreundlichere Industrie und Wirtschaft durch Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie in Zukunft realistischer geworden. Doch trotz des großen Potenzials der klimafreundlicheren Alternative zu fossilen Brennstoffen und Atomstrom steht die Wasserstoffwirtschaft aktuell vor großen Herausforderungen. Um die CO2-Emissionen drastisch zu reduzieren und die Dekarbonisierung der Wirtschaft voranzutreiben, kann nämlich nicht jede Art des Wasserstoffs genutzt werden.
Während grüner Wasserstoff durch die Elektrolyse zur Herstellung vollständig emissionsfrei ist, kommt es bei der Herstellung von blauem Wasserstoff trotzdem zum Ausstoß einer gewissen Menge an CO2 und Methan. Der größte Nachteil des blauen Wasserstoffs ist das Thema CCS, also die Speicherung des bei der Wasserstoffproduktion entstehenden CO2s. Dieses muss über viele Jahre sicher mindestens 800 Meter tief unter der Erde gelagert werden. Während die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) die geologischen Risiken für beherrschbar hält, sehen andere Experten hier das Problem, dass CO2 bei der Lagerung austreten und in die Atmosphäre gelangen könnte. Aus diesem Grund wird die Förderung von blauem Wasserstoff in Deutschland aktuell noch kritisch gesehen, da viele Menschen die Risiken bei der Lagerung fürchten und die gesellschaftliche Akzeptanz und Lagermöglichkeiten fehlen.
Dazu kommt, dass das langfristige Ziel der Wasserstoffstrategie die Wasserstoffproduktion mit Strom aus erneuerbaren Energien anstrebt, wie es bei der Erzeugung von grünem Wasserstoff der Fall ist. Da die Technologien zur Elektrolyse des grünen Wasserstoffs sich stetig weiterentwickeln, wird diskutiert, ob ein paralleler Aufbau zweier Infrastrukturen für grünen und blauen Wasserstoff wirtschaftlich sinnvoll ist.
