Grüner Wasserstoff – eine Alternative zu fossilen Energieträgern

Aufbau von Energiepartnerschaften für Baden-Württemberg

Um grünen Wasserstoff in der benötigten Menge herzustellen, verfügt Deutschland weder über ausreichend Wind und Sonne, noch stehen ausreichend große und freie Flächen zur Verfügung. Aus diesem Grund bemühen sich Bund und Länder um Kooperationen im Ausland.

Seit Beginn der Energiekrise im vergangenen Jahr ist das Thema erneuerbare Energien nicht mehr aus dem Alltag wegzudenken. Wasserstoff bietet sich als echte Alternative zu Gas oder Öl an, denn grüner Wasserstoff, produziert in einem Elektrolyseur mit Strom aus erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind, ist absolut klimaneutral. Ein Elektrolyseur ist ein Verfahren, in dem mit Hilfe elektrischen Stroms eine chemische Reaktion erzwungen wird und so Wasserstoff aus Wasser entsteht.

Anders als eine Batterie, die sich nach und nach entlädt, kann Wasserstoff als langfristiger Speicher ohne großen Energieverlust fungieren und später wieder zurück in Strom umgewandelt, oder als Rohstoff eingesetzt werden, wo und wann immer dieser benötigt wird. Die aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie bleibt damit nutzbar und könnte sowohl zeitlich als auch räumlich unabhängig eingesetzt werden. Chile und Brasilien könnten ideale Partner für die angestrebte Energiewende sein, da beide Länder über wertvolle Rohstoffe viel Wind und Sonne in wenig besiedelten Küstenregionen verfügen, um große Mengen an grünem Wasserstoff zu produzieren.

Auf der Suche nach Partnern in Südamerika

Vor der Fragestellung wie in Baden-Württemberg zukünftig nachhaltiges und ressourceneffizientes Wirtschaften gefördert werden kann, reiste eine Delegation aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft mit der Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg, Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, nach Chile und Brasilien. Dr. Monika Bach, Bereichsleiterin für Biomedizin und Materialwissenschaften am NMI, begleitete die Reise. Am Zentrum für Nanoanalytik des NMI arbeitet ein interdisziplinäres Wissenschaftlerteam u.a. daran, die atomare Struktur der Grenzflächen und Oberflächenschichten innerhalb der Membran-Elektroden-Einheit eines Elektrolyseurs mit Hilfe der hochauflösenden Elektronenmikroskopie aufzuklären. Dies führt zu einem tieferen Verständnis der Materialeigenschaften, um damit die Effizienz dieser Elektrolysezellen steigern zu können und leistet somit einen wichtigen Beitrag für diese Form der Energiegewinnung.

Bei der Reise galt es, vertrauensvolle Energiepartnerschaften aufzubauen, neue Kooperationsprojekte mit Partnern vor Ort zu identifizieren und Kontakte zu knüpfen. Das Highlight war der Besuch einer Pilotanlage zur Produktion von umweltfreundlichem, grünem Wasserstoff in Fortaleza, Brasilien.

Um die Produktion von grünem Wasserstoff voranzutreiben, braucht es konkrete Anschubfinanzierungen vor Ort, sowie einen Austausch an Expertise und Wissen. Auch wenn die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen aktuell noch nicht optimal sind, ist es sinnvoll, den Aufbau der Wasserstoffproduktion schon jetzt anzuschieben, um einen ersten Grundstein für die Energiewende zu legen.

Wasserstoff ist sehr reaktionsfreudig und daher in Molekülen gebunden, in Wasser (H2O) zum Beispiel. Wer das gasförmige Element als emissionsfreie Energiequelle nutzen möchte, muss Wasserstoff zunächst aus dem Wasserstoffmolekül herauslösen. Dafür gibt es sogenannte Elektrolyseure. Sie spalten Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) auf. Brennstoffzellen können den Wasserstoff dann wieder in elektrischen Strom umwandeln, der Motoren antreibt. Eine andere Möglichkeit der Energienutzung besteht darin, Wasserstoff direkt in Hochöfen zu verbrennen. Das Bild zeigt die Funktionsweise der Wasserelektrolyse am Beispiel eines Elektrolyseurs mit Protonen-Austausch-Membran (PEM). Bildquelle: Elektrolyseur_Wikipedia_220p-PEM_Elektrolyse_5.gif