Biogene Reststoffe als günstige Quelle für grünen Wasserstoff

Grundlegende Erkenntnis des "Handbook Screening Wasserstoff Technik" des Lehrstuhls für Energieverfahrenstechnik an der FAU: Grüner Wasserstoff, aus erneuerbaren Energien hergestellt, wird sich im Zuge der Energiewende zu einem essenziellen Energieträger entwickeln. Das gelte besonders für die Sektoren, die kaum über Alternativen verfügen, um Klimaneutralität zu erreichen. Im Gegensatz zum Sektor Mobilität, der sich weitgehend elektrifizieren lässt, sind dies Industrieprozesse sowie große Teile des Wärmemarkts. 

Soweit kaum überraschend. Allerdings bietet die Studie in Teilaspekten durchaus interessante Erkenntnisse, etwa in Bezug auf die Herkunft von grünem Wasserstoff: "Obwohl die Elektrolyse von Wasser gemeinhin als die Schlüsseltechnologie für die
Erzeugung von grünem Wasserstoff erachtet wird, ist die Nutzung von Wasserstoff aus der Elektrolyse zunächst nur für hochpreisige Anwendungen wahrscheinlich", schreiben die Autoren. Am Energiemarkt wettbewerbsfähige Preise für grünen Wasserstoff würden hingegen am ehesten mit der thermochemischen Konversion biogener Reststoffe erzielt.

Bei dieser in der öffentlichen Diskussion bislang weniger beachteten Möglichkeit werden zum Beispiel Waldrestholz oder auch Klärschlamm unter Einsatz von Wärme vergast. Bei der anschließenden Aufbereitung wird der Wasserstoff vom gewonnenen Synthesegas abgeschieden.

Innerhalb dieses Verfahrens erscheint vor allem die noch wenig erforschte elektrisch beheizte Wasserdampf-Vergasung von Biomasse vielversprechend, da sie bei entsprechender Technologiereife eine besonders hohe Effizienz verspricht. Die Energie, die hierbei für die Gewinnung von Wasserstoff eingesetzt wird, kommt zu etwa zwei Dritteln aus Biomasse und nur zu etwa einem Drittel aus Strom.

Weitere zentrale Erkenntnisse der Studie:

• Für die regionale Verteilung und kurzfristige Speicherung sind laut der Studie Sicherheitsaspekte bei der Handhabung entscheidend. Entsprechend sind flüssige organische Wasserstoffträger (Liquid Organic Hydrogen Carriers, LOHCs) vor allem für die regionale Wasserstofflogistik – beispielsweise als Ersatz von fossilem Heizöl – attraktiv, wogegen synthetische Treibstoffe, wie Methan, Methanol oder auch Ammoniak besonders für den Aufbau einer überregionalen Wasserstofflogistik in Betracht kommen.
• Während die Zumischung von Wasserstoff in das Erdgasnetz heute bereits mit 10-20 Volumenprozent erprobt wird, kommt der Aufbau neuer dedizierter Wasserstoffpipelines bevorzugt für Industriestandorte infrage, die einen hohen Absatz gewährleisten. 
• Eine wirtschaftliche Stromerzeugung aus grünem Wasserstoff wird möglicherweise zunächst auf hochpreisige Strom-Produkte (Regelenergie, Reserve- und Spitzenstrom) oder die Kraft-Wärme-Kopplung (mit Brennstoffzellen) beschränkt bleiben. 
• Die Erzeugung und Verteilung von grünem Wasserstoff bietet Unternehmen aus der Energiewirtschaft künftig daher vermutlich eine höhere Wertschöpfung als dessen Nutzung.

Genutzt werden könnte regional erzeugter Wasserstoff zum einen von Industriekunden in der Region, die – aus jetziger Sicht – noch lange auf einen Anschluss an ein reines Wasserstoff-Netz warten müssen. Zum anderen ist der Einsatz in ihrem Heizkraftwerk in Nürnberg-Sandreuth und damit zur Fernwärmeerzeugung denkbar. Dessen Gasturbinen werden im kommenden Jahr auf die Beimischung von Wasserstoff vorbereitet.

Das "Handbook Screening Wasserstoff Technik" kann von der Webseite der N-Ergie heruntergeladen werden.