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Welche Farbe hat der Wasserstoff?

Bild von Michael Gaida auf Pixabay
Bild von Michael Gaida auf Pixabay

Welche Farbe hat Wasserstoff (H2)? Farblos? Das sagt vielleicht der Physiker. In der politischen Diskussion ist hat er viele Farben. Zum Beispiel grau, blau oder grün. Warum das so ist und wo die Unterschiede liegen, möchte ich nachfolgend aufgreifen

Warum überhaupt Wasserstoff in der Energiewende?

Gefühlt ist der Wasserstoff ein alter Hut. Schon in meiner Kindheit wurden Autos mit Brennstoffzellenantrieb vorgestellt. Zur Marktreife haben es die Fahrzeuge nie geschafft. Neben dem Kosten scheint die Brennstoffzelle für einen dynamischen Anwendungsbereich wie einen PKW nicht geeignet. Heute spricht alle Welt vom Elektro-Auto und nach wie vor fristen einige Wasserstoff-PKW bestenfalls ein Nischendasein.

Hat der Wasserstoff also überhaupt einen Platz im Energiesystem der Zukunft? Ich meine ja. Denn im Luftverkehr, in Schiffen, Rangierloks, etc. und auch in stationären Anwendungen werden wir mit batterieelektrischen Lösungen an Grenzen stoßen. Inzwischen gibt es auch tolle Lösungen, ume Probleme mit dem „Medium“ Wasserstoff wie z. B. Leichtflüchtigkeit und hohe Drücke in den Griff zu bekommen. Für sehr vielversprechend halte ich das Konzept der LOHCs.

Nun aber zurück nach der Frage der richtigen Farbe. Natürlich bleibt Wasserstoff farblos. Wie beim „Grünstrom“ zielt die Farbenlehre auf die Form der Gewinnung des Wasserstoffs ab.

Die Farben des Wasserstoffs

Grauer Wasserstoff

Aktuell gewinnen wir Wasserstoff vorwiegend über die Reformierung von Methan aus Erdgas. Dabei werden allerdings erhebliche Mengen CO2 freigesetzt. Auf eine Tonne Wasserstoff kommen ca. 9 Tonnen CO2.

2 H2O + CH4 ⇔ 4 H2+ CO2

Reaktionsgleichung Dampfreformierung

Dieser „Standard“-Wasserstoff wird als grau bezeichnet, denn dieser hat wegen des frei werdenden CO2 klimatechnisch erstmal keine besonders herausragenden Vorteile.

Blauer Wasserstoff

Nun wird versucht, grauen Wasserstoff einen neuen Anstrich zu verpassen. Das Verfahren der Gewinnung bleibt dasselbe. Allerdings wird jetzt das CO2 eingefangen und gelagert (Carbon Capture and Storage = CCS) oder anderweitig als Rohstoff genutzt. Eigentlich können wir den Wasserstoff damit als klimaneutral bezeichnen. Im Falle der weiteren Nutzung des eingefangenen CO2 müssen wir allerdings beachten, ob es letztlich nicht dann doch in die Atmosphäre gelangt. Somit würde das Problem nur verlagert werden.

Kritiker halten deshalb blauen Wasserstoff für Augenwischerei, bzw. eine Form von Greenwashing. Für sie sollte es daher tatsächlich grüner Wasserstoff sein.

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser gewonnen. Voraussetzung für die grüne Farbe ist freilich die Nutzung von Erneuerbaren Energien.

H2O + Energie ⇔ H2 + 0,5 O2

Spaltung von Wasser

Diese Form von Wasserstoff hat enorme Potenziale. In einer globalen Wasserstoffwirtschaft kann er bevorzugt dort gewonnen werden, wo viel Sonnenenergie zur Verfügung steht. Zum Beispiel durch die Nutzung der LOHC-Technik kann er mit bewährter Logistik (Leitungen, Tankschiffe, und -fahrzeuge) beliebig transportiert und (auch über längere Zeiträume) gespeichert werden.

Türkiser Wasserstoff

Neben dem blauen Wasserstoff spricht man seit einiger Zeit gerne vom türkisem Wasserstoff. Auch hier ist Erdgas das Ausgangsprodukt. Es wird in einem Hochtemperaturreaktor thermisch in Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten (Methanpyrolyse). Da dies unter Ausschluss von Sauerstoff erfolgt, entsteht statt CO2 fester Kohlenstoff, der nun als Rohstoff z. B. für Leichtbauteile zum Einsatz kommen kann. Man spricht von „Carbon Capture and Utilization“ (CCU).

Pinker Wasserstoff

Wie auch grüner Wasserstoff wird pinker Wasserstoff durch Elektrolyse erzeugt. Zum Einsatz kommt statt Strom aus Erneuerbaren Energien allerdings Strom aus Kernkraft. Diese ist zwar weitgehend CO2-neutral, aber so richtig gut finden wir sie ja trotzdem nicht.

Jetzt wird es skurril – Wasserstoff oder Methan?

Fans des grünen Wasserstoffs weisen gerne darauf hin, dass man den Wasserstoff mit CO2 zu Methan aufbereiten könnte (Methanisierung). Dies hätte den Vorteil, dass man ihn ins vorhandene Erdgasnetz einspeisen könnte. Zwar kann auch Wasserstoff dem Erdgas beigemischt werden, aber nur zu einem geringen Teil.

Dagegen ist die Idee des blauen Wasserstoffs ja, CO2 abzuspalten und zu speichern.

Ist das nicht ein Widerspruch? Dem einen entzieht man das CO2, dem anderen fügt man es hinzu. Wäre es dann nicht viel sinnvoller, gleich das fossile Erdgas zu nehmen und auf anderen Wegen das CO2 der Atmosphäre zu entziehen?

Oder habe ich hier einen Denkfehler?

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