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Wasserstoffautos: Funktionsweise & Modelle 2024

Aktualisiert am
Min. Lesezeit
Auto, Tankseule, Pflanze stehen für Wasserstoffautos

Wasserstoffautos haben das Potenzial den gesamten Automarkt zu dominieren. Ein Wasserstoffauto funktioniert durch eine Wasserstoff Brennstoffzelle, in der sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser verbinden und Energie erzeugen, welche dann zum Antrieb des Elektromotors genutzt wird. Dabei gibt es keine Belastung für die Umwelt. Wasserstoff ist eine ungiftige, farblose, geschmacklose und geruchlose Substanz, die bei Raumtemperatur gasförmig ist. Grüner Wasserstoff macht es möglich, Deutschlands Industrie klimafreundlich zu gestalten.

Wasserstoff Übersicht

Wasserstoff ist das im Universum häufigste vorkommende Element und hat das Potenzial in Zukunft die Stromerzeugung, Verkehr sowie Wärme zu revolutionieren & dekarbonisieren.

Hier ein Überblick:

Wasserstoffauto

  1. Wie funktioniert ein Wasserstoffauto?
  2. Wasserstoffauto Vor- und Nachteile
  3. Wasserstoffauto kaufen
  4. Herausforderungen für Wasserstoffautos

Allgemein- Wasserstoff

  1. Was ist das?
  2. Wie kann man Wasserstoff herstellen?
  3. Energieträger der Zukunft?
  4. Wie funktioniert Wasserstoff Heizung?

Grüner Wasserstoff

  • Unterschied zum Blauen Wasserstoff
  • Herstellung Grüner Wasserstoff
  • Potenzial und Ausblick
  • Vor- und Nachteile

Was ist ein Wasserstoffauto?

Mann mit krausen Haaren und Brille

Wasserstoffautos werden durch das am häufigsten vorkommende Element im Universum angetrieben: Wasserstoff. Obwohl ein Wasserstoffauto oder auch Wasserstoff LKWs mit Strom betrieben wird, funktioniert es anders als ein batteriebetriebenes Auto. In einer Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff elektrochemisch, um Strom für den Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen.

Wie funktioniert eigentlich ein Wasserstoffauto?

Zur Verstromung von Wasserstoff wird ein Gerät namens „Wasserstoff-Brennstoffzelle“ benötigt, das chemische Energie in Form von Wasserstoff aufnimmt und in Strom umwandelt.

Die Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, welche nur für Wasserstoffionen durchlässig ist. Diese Elektroden heißen Anode (Pluspol) und Kathode (Minuspol) und sind jeweils mit einem Katalysator wie Platin oder Nickel beschichtet.

Der Kathode wird Sauerstoff zugeführt und der Anode Wasserstoff. An der Anode werden Wasserstoffmoleküle in Ionen und Elektronen geteilt. Die Ionen reisen durch die Membran zur Kathode und werden dort in Verbindung mit Sauerstoff zu Wasser.

Infografik zur Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos

Die Elektroden müssen den Umweg durch Leitungen gehen, da die Membran für sie undurchlässig ist. Durch diesen Umweg entsteht ein Stromfluss, welcher die Batterie des Elektroautos auflädt und so den Wasserstoff Motor antreibt. Dieser gesamte Prozess wird kalte Verbrennung genannt.

Die Brennstoffzelle selbst ist ein sehr energieeffizienter Antrieb, da ihr Wirkungsgrad bei über 60 % liegt. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad eines Benzinmotors liegt in der Regel zwischen 25 und 30 %. Daher sagen Experten bereits jetzt schon, dass der Gesamtwirkungsgrad eines Wasserstoffautos trotz des hohen Energieaufwands der Wasserstoffproduktion bereits über dem eines herkömmlichen Verbrenners liegt.

Was ist ein Wirkungsgrad? Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis zwischen aufgewandter und nutzbarer Energie an. Mit dieser Angabe kann die Energieeffizienz einer Maschine, in diesem Falle eines Motors bzw. Antriebs, beschrieben werden.

Von der Brennstoffzelle zum Elektromotor

Von der Brennstoffzelle zum Elektromotor

Die in der Brennstoffzelle erzeugte Elektrizität lädt einen kleinen Akku auf, der einen elektrischen Antriebsstrang versorgt (wie in einem Elektrofahrzeug). Aus diesem Grund werden die Fahrzeuge als Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV) bezeichnet, im Gegensatz zu den batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEV), die bereits in zunehmendem Maße auf unseren Straßen zu sehen sind.

Der größte Unterschied zwischen FCEV und BEVs ist die Stromquelle. Elektroautos werden mit Batterien betrieben, die elektrisch aufgeladen werden. Dagegen produzieren Wasserstoffautos bzw. Wasserstoff LKWs ihren eigenen Strom. Sie haben ihr eigenes kleines Kraftwerk an Bord - die sogenannte Brennstoffzelle als Wasserstoffantrieb. Im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor, der Kohlendioxid erzeugt, sind die einzigen Abgasprodukte Wasserdampf und warme Luft.

Wasserstoff Flugzeug
Ein Wasserstoff Flugzeug nutzt den Wasserstoff in Brennstoffzellen oder direkt in Gasturbinen, um elektrische Energie für Elektromotoren zu erzeugen. Dadurch hat man emissionsfreie Flüge, weil nur Wasser als Ausstoß entsteht. 

Wasserstoffauto: Was sind die Vor- und Nachteile?

Wie Sie vermutlich schon vermuten, verbergen sich hinter Wasserstoffautos auch Vor- und Nachteile. Haben Wasserstoffautos noch das Zeug zum stillen und heimlichen Sieg?

Wasserstoff-Autos: Vor- und Nachteile
Wasserstoffauto VorteileWasserstoffauto Nachteile
  • Wasserstoff-Brennstoffzellen stoßen außer Wasser keine Abgase aus
  • Wasserstoffautos können schneller beschleunigen als ein vergleichbares Benzin- oder Dieselfahrzeug
  • Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element in der Natur und sobald die Technologie perfektioniert ist, wird sie wahrscheinlich die nachhaltigste Energiequelle sein
  • Kurze Tankzeit
  • Sehr sicher auch beim Unfall
  • Fördergelder sind verfügbar bei Anschaffung
  • Hohe Leistungsfähigkeit und Reichweite (im Vergleich zu anderen E-Autos)
  • Fast lautloses Fahren
  • Im Vergleich zu Batterien kontinuierlicher Betrieb ohne Aufladen möglich
  • Es sind nicht genügend Wasserstofftankstellen verfügbar
  • Betanken ist teurer
  • Wasserstoffauto benötigt mehr Herstellungsmaterial als ein Elektroauto
  • Die Herstellung von Wasserstoff ist weniger effizient als die Herstellung von Strom
  • Hoher Anteil fossiler Energien zur Herstellung nötig
  • Die Anschaffungskosten sind sehr hoch
  • Wenig Auswahl an Modellen und Anbietern

Wasserstoff Tankstellen in der Nähe: Wie kann man sie finden? Es gibt eine digitale Live-Karte des Betreibers H2 Mobility, auf der alle europäischen Wasserstoff-Stationen angezeigt werden. Außerdem finden Sie hier die Adresse, Betreiber, Öffnungszeiten und Kontaktmöglichkeiten der Wasserstofftankstellen für Wasserstoffautos. Verfügbar ist diese Karte online oder als App für Smartphones.

Wasserstoffauto kaufen: Welche Wasserstoffautos 2024 gibt es?

Es gibt viele saubere Autos auf dem Markt, aber eines der seltensten und einzigartigsten ist das Wasserstoffauto. Sie wollen ein Wasserstoffauto kaufen? Das Problem ist aktuell noch, dass Sie dabei keine große Auswahlmöglichkeiten haben, denn:

Obwohl BMW, Audi und andere Hersteller Prototypen von Wasserstoffautos am entwickeln sind, die neben den herkömmlichen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen in ihre neuesten Flotten aufgenommen werden sollen, gibt es aktuell nur zwei verfügbare Modelle von Wasserstoffautos in Deutschland zu kaufen. Im Folgenden finden Sie die Wasserstoffautos 2024 und deren Hersteller:

Wasserstoffautos 2024 und Hersteller

Folgende Wasserstoff PKWs existieren aktuell für Privatkunden auf dem Markt:

Wasserstoff Autos kaufen
ModellDetailsPreis (monatlich)
Hyundai Wasserstoffauto: Nexo
  • Reichweite von bis zu 756 km 
  • Kombinierten Verbrauch von 34,3 kWh pro 100 km.
  • nicht besonders leistungsstark, da sein Elektromotor nur 174 PS leistet und 8,4 Sekunden braucht, um von 0 auf 100 km/h zu beschleunigen.
77.290 € Neupreis
Toyota Wasserstoff Auto: Mirai
  • Staatliche Steuergutschriften für Elektroautos
  • Verbrauch von 0,8 kg pro 100 km
  • Reichweite von etwa 650 Kilometern
  • nicht sehr schnell, (nur 182 PS) und benötigt etwa 9,1 Sekunden für die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h.
63.900 Euro (Stand November 2024)
Die neue Initiative von BMW für Wasserstoffautos
  • Der Schritt von BMW in Richtung Wasserstoff hat vor allem politische Gründe.
  • Vermutung: politische Wind könnte sich drehen
  • Verlagerung des Schwerpunkts bei umweltfreundlichen Autos von Elektro- auf Wasserstofffahrzeuge
  • Auf X5 basierendes Wasserstoffauto.
  • 100 Testfahrzeuge seit 2023 auf de, Markt 
  • Will bis 2030 die Massenproduktion anstreben.
Noch nicht verfügbar
Alternative: Gebrauchte PKW
  • Plattformen wir AutoScout24 oder auto.de bieten die oben genannten Modelle von Privatverkäufern an
  • Gebrauchte Wasserstoffautos können eine günstigere Alternative für Interessierte sein, da wie auch bei anderen Fahrzeugen, der Wert der Wasserstoffautos nach dem Neukauf sinkt.
Variiert

Quelle: Le Guide de l'auto

Werden Wasserstoff-Autos gefördert? Ja, Wasserstoffautos werden durch Umweltdividenden und Innovationsprämien gefördert. Es gibt Steuervorteile für Wasserstoffautos, ähnlich wie bei Elektroautos. Diese sind bis zum Ende von 2030 von der Kfz -Steuer befreit. Außerdem gibt es einen Förderbeitrag von 6.000€ von der BAFA für Fahrzeuge unter einem Nettolistenpreis von 65.000€.

Kosten Wasserstoff Wasserstoff tanken

Wasserstoff, den man in Deutschland tanken kann, kostet um die 12 €. Diese Aussage alleine klingt nach viel Geld, es ist jedoch nicht mit der Preiszusammensetzung anderer Fahrzeuge vergleichbar. Denn Wasserstoff hat eine viel höhere Energiedichte als Benzin oder Diesel.

Das oben erwähnte Wasserstoffauto Toyota Mirai verbraucht 0,8 bis 0,9 Gramm Wasserstoff auf 100 km. Der Wasserstoff Preis für diese Distanz beträgt also ungefähr 10 € und damit ähnlich viel wie ein regulärer VW Golf Verbrenner oder das Elektroauto VW ID.3 der neuen Generation (Quelle: AutoBild).

Was sind die Herausforderungen von Wasserstoffautos?

Herausforderungen Wasserstoffautos

Schnelles Betanken, elektrische Energie und als einziges Nebenprodukt Wasser – das klingt nach dem perfekten grünen Fahrzeug, oder? Nun, das könnte es auch sein.

 Infrastruktur und Technologie noch nicht so weit
ber im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen sind Wasserstoffautos einfach noch nicht so weit.

 Erzeugung Wasserstoffkraftstoff umweltschädlich
Sie könnnen zwar selbst 

Zu den alternativen Verfahren, die derzeit erforscht werden, gehört die Wasserelektrolyse. Bei diesem Verfahren wird eine erneuerbare Quelle, wie die Sonnenenergie, zur Erzeugung von Strom genutzt, welcher wiederum zur Trennung des Wasserstoffs vom Wasser verwendet werden kann.

 Herausforderung Wasserstoff Reichweite und Tankstellen

Wasserstoffautos haben bereits jetzt eine Reichweite von bis zu 700 Kilometern, da der Wasserstofftank für diese Distanz ausreicht und innerhalb von circa fünf Minuten voll betankt werden kann. Im Vergleich hierzu schaffen reguläre E-Fahrzeuge momentan eine Distanz zwischen 420 und 700 Kilometern.

Das große Problem ist jedoch, dass die Infrastruktur der Wasserstofftankstellen in Deutschland bis jetzt nicht stark ausgebaut ist. Rund 100 Wasserstofftankstellen gibt es in Deutschland. Dieses sollen laut der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung jedoch bis 2025 auf 400 Tankstellen ausgeweitet werden. Die allgemeine Entwicklung jedoch kostet Milliarden und wird mehrere Jahre in Anspruch nehmen.

Was ist Wasserstoff?

Weltkugel in Hand

Das Wasserstoffatom ist das am häufigsten vorkommende, leichteste und einfachste Element im Universum. Der lateinische Name für Wasserstoff ist Hydrogenium. Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem und hat das chemische Symbol H. Das Wasserstoffatom enthält ein Proton im Kern, um das sich ein Elektron bewegt.

Wasserstoff ist ein Molekül mit der Formel H₂, das aus zwei Wasserstoffatomen (H) besteht. Wasserstoff kommt auf der Erde in großer Menge vor, aber er geht immer Bindungen mit anderen Atomen ein.

Wasserstoff ist eine ungiftige, farblose, geschmacklose und geruchlose Substanz. Unter normalen Umständen, z.B. bei Raumtemperatur und unter normalen Druckverhältnissen, ist Wasserstoff ein Gas. Wenn Wasserstoff auf -253 °C abgekühlt wird, wird er flüssig.

Neben der Abkühlung kann man Wasserstoff auch unter Druck setzen. Durch die Erhöhung des Drucks steigt die Wasserstoff Dichte und damit die Energiemenge pro Masse (m³). Bei Raumtemperatur und 1 bar beträgt die Wasserstoff Dichte etwa 0,09 kg/m³; bei 200 bar steigt die Dichte auf etwa 16 kg/m³.

Wasserstoff Bombe Eine Wasserstoff Bombe nutzt Prinzipien der Kernfusion von Wasserstoffisotopen, um eine extrem hohe Energie freizusetzen.

Wie kann man Wasserstoff herstellen?

Mann mit zerzausten Haaren und Brille

Wasserstoff herstellen kann mit einer Reihe verschiedener Verfahren:

  1. Thermochemische Verfahren nutzen Wärme und chemische Reaktionen, um Wasserstoff aus organischen Materialien wie fossilen Brennstoffen und Biomasse oder aus Materialien wie Wasser freizusetzen.
  2. Wasser (H2O) kann auch durch Elektrolyse oder Sonnenenergie in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgespalten werden.
  3. Mikroorganismen wie Bakterien und Algen können durch biologische Prozesse Wasserstoff herstellen.

Thermochemische Prozesse zum Wasserstoff herstellen

Einige thermische Verfahren nutzen die Energie verschiedener Ressourcen wie Erdgas, Kohle oder Biomasse, um Wasserstoff aus ihrer Molekularstruktur freizusetzen. Bei anderen Verfahren wird durch Wärme in Kombination mit geschlossenen chemischen Kreisläufen Wasserstoff aus Rohstoffen wie Wasser erzeugt.

Wasserstoff Elektrolyse und solare Wasserspaltungsprozesse

Elektrolyseure nutzen Strom, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Diese Wasserstoff Elektrolyse Technologie ist gut entwickelt und kommerziell verfügbar. Es werden Systeme entwickelt, die intermittierende erneuerbare Energie zur Herstellung von Wasserstoff in Zukunft effizient nutzen können.

Direkte solare Wasserspaltung oder photolytische Verfahren, welche Lichtenergie zur Aufspaltung in Wasserstoff und Sauerstoff nutzen, befinden sich hingegen noch in einem frühen Forschungsstadium. Sie bieten jedoch ebenfalls ein langfristiges Potenzial für eine nachhaltige Wasserstoffproduktion mit geringen Umweltauswirkungen .

Wasserstoff herstellen mit biologischen Prozessen

Biologische Prozesse sind einer weitere Form um Wasserstoff herzustellen. Mikroben wie Bakterien und Mikroalgen können durch biologische Reaktionen unter Verwendung von Sonnenlicht oder organischem Material Wasserstoff erzeugen. Diese Technologien befinden sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase und werden in Pilotprojekten erprobt, haben aber langfristig das Potenzial für eine nachhaltige, kohlenstoffarme Wasserstofferzeugung.

Wasserstoff Zukunft: Ist Wasserstoff der Energieträger der Zukunft?

Weltkugel in Hand

Wasserstoff hat das Potenzial, in Zukunft Stromerzeugung, Verkehr und Wärme zu dekarbonisieren. Denn bei der Herstellung durch die Wasserstoff Elektrolyse - der Aufspaltung von Wasser (H₂O) in Wasserstoff und Sauerstoff mithilfe von Strom - entstehen keine Schadstoffe.

Einmal hergestellt, könnte Wasserstoff auch als kurz- und langfristiger Energiespeicher dienen. Überschüssige erneuerbare Energien, die z.B. durch nächtlichen Wind erzeugt werden, könnten nutzbar gemacht werden, indem der hergestellte Wasserstoff in Salzkavernen oder Hochdrucktanks gespeichert würde. Damit könnte Angebot und Nachfrage besser ausgeglichen werden!

Geplanter Ausbau der H2Med Pipeline Die geplante H2Med Pipeline zwischen Spanien und Frankreich soll bis Deutschland ausgeweitet werden und so die zukünftige Versorgung mit Wasserstoff in Deutschland sicherstellen, so dass die Wasserstofftechnologie weiter vorangetrieben werden kann.

Aufgrund der vielversprechenden Wasserstoff Zukunft hat die Bundesregierung die Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen:

  1. Berlin plant 9 Milliarden € für den Zugang zur Wasserstoffwirtschaft – für Forschung und Entwicklung, Infrastrukturaufbau und internationale Zusammenarbeit für Wasserstoff in der Zukunft.
  2. Bis 2030 möchte Deutschland über eine Produktionsanlage mit einer Kapazität von 5 GW verfügen. Das entspricht der Leistung von drei mittelgroßen Kernkraftwerken.
  3. Zehn Jahre später soll sich die Produktion verdoppeln.

Wie funktioniert die Wasserstoff Heizung?

Da das Umweltbewusstsein weltweit zunimmt, suchen die Menschen nach Methoden zur Verringerung der häuslichen Emissionen. Gasheizungen mit Wasserstoff könnten in Zukunft eine Schlüsselrolle bestehender Häuser spielen und gleichzeitig die Kohlenstoffemissionen von Erdgaskesseln senken, denn beim Heizen mit Wasserstoff in einem Brennkessel fällt nur Wasser an.

Es gibt viele Möglichkeiten, gasförmigen Wasserstoff herzustellen, wie zum Beispiel die Wasserstoff Elektrolyse von Wasser oder die Zersetzung von Erdgas. Auch die Industrie nutzt verschiedene Herstellungsverfahren zur Erzeugung von Wasserstoff. Inwieweit die Wasserstoffherstellung an sich umweltschonend oder klimaschädlich ist, hängt vom gewählten Verfahren ab.

Vor- und Nachteile der Gasheizung mit Wasserstoff
Vorteile Wasserstoff HeizungNachteile Wasserstoff Heizung
  • Geringe Geräuschkulisse
  • Keine Schadstoffemissionen bei der Verbrennung
  • Relativ geringer Platzbedarf
  • Beim Einsatz einer Wasserstoff Brennstoffzelle wird sowohl Wärme als auch Strom erzeugt!
  • Überschüssiger Strom aus Wasserstoff Brennstoffzellen kann verkauft werden
  • Erdgas und Biogas können zur Herstellung von Wasserstoff verwendet werden
  • Die Wasserstoff Heizung verursacht hohe Anschaffungskosten.
  • Für Privathaushalte ohne Gasanschluss derzeit nicht praktikabel!
  • Die reine Wasserstoff-Heiztechnik steht noch in den Anfängen.
  • Erdgasnetze müssen sich an den Transport von Wasserstoff anpassen
  • Unmodifizierte gewöhnliche Heizkessel sind nicht für Wasserstoff geeignet

Wasserstoff Aktien Unternehmen wie Plug Power, Ballard Power Systems oder Nel ASA sind spezialisiert auf die Entwicklung der Wasserstoffbranche und bieten Wasserstoff Aktien an. Sie produzieren Brennstoffzellsysteme, Anwendungen in Transport, Elektrizität und Industrie oder stellen Wasserstofftankstellen her. Ihre Wasserstoff Aktien oder Wasserstoff ETF werden in der Börse gehandelt.

Grüner Wasserstoff Definition: Was ist grüner Wasserstoff?

Frau mit grünem Globus

Von grünem Wasserstoff spricht man, wenn die für die Wasserstoff Elektrolyse verwendete Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Wasser oder Sonne stammt. Langfristig kann die Verwendung von grünem Wasserstoff die CO2-Emissionen noch weiter reduzieren!

  • In Industrien mit hohen CO2-Emissionen, die derzeit viel Kohle verbrauchen und in denen die Elektrifizierung schwierig ist, wie Eisen, Stahl und Zement
  • Im Verkehrswesen durch Lkw und Pkw mit Wasserstoff-Brennstoffzellen und in der Schifffahrt und Luftfahrt durch Kraftstoffe auf Wasserstoffbasis

Außerdem kann grüner Wasserstoff zur Speicherung und zum Transport erneuerbarer Energien genutzt werden, womit die Erreichung einer 24/7-Versorgung mit erneuerbaren Energien auch an Orten ohne reiche erneuerbare Ressourcen unterstützen werden kann.

orangene Flamme

🌱Grüner Wasserstoff aus Norwegen bis 2030 Um die Energiewende in Deutschland voranzutreiben soll laut Bundeswirtschaftsministerium bis 2030 eine großflächige Versorgung mit grünem Wasserstoff aus Norwegen sichergestellt werden. Rund 50 Terrawattstunden könnte Norwegen bis 2030 liefern, bis 2040 sogar 150 Terrawattstunden. Diese Zusammenarbeit soll zum klimafreundlichen Umbau der Wirtschaft beitragen.

Blauer Wasserstoff: Was ist der unterschied zum Grünen Wasserstoff?

Blauer Wasserstoff ist Wasserstoff, der aus Erdgas durch Methandampfreformierung gewonnen wird, bei der Erdgas mit sehr heißem Dampf und einem Katalysator gemischt wird.

Auch blauer Wasserstoff ist umweltfreundlich, denn das entstandene CO2 wird während des Produktionsprozesses abgetrennt und sicher gespeichert, zum Beispiel in erschöpften Gas- oder Ölfeldern. Dieses Verfahren wird als Carbon Capture and Storage (CCS) bezeichnet und verhindert, dass CO2 in die Erdatmosphäre gelangt - und wenn, dann nur in geringen Mengen.

Im Gegensatz zu blauem Wasserstoff ist grauer Wasserstoff nicht emissionsarm und nicht klimaneutral, denn das bei der Herstellung des Wasserstoffes produzierte CO2 wird in die Atmosphäre abgegeben.

Grüner Wasserstoff Herstellung

Blatt Papier mit Lupe

Durch die Kraft von nachhaltigen Energiequellen wie Windkraft, Sonne (durch Photovoltaik), Biomasse bzw. Bioenergie oder Wasserkraft wird zunächst erneuerbare Energie erzeugt. Diese Energie wird in der Folge eingesetzt, um eine Wasser-Elektrolyse zu betreiben, bei der Wasser unter Strom gesetzt wird. Auf diese Weise entstehen die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff.

Nach der grüner Wasserstoff Herstellung kann grüner Wasserstoff durch die Zugabe von Kohlenstoffdioxid aus der Luft zu einem klimaneutralen Brenngas (Power-to-Gas) oder zu einem synthetischen Kraftstoff (Power-to-Liquid) umgewandelt werden.

Zunächst einmal ist Wasserstoff zwar ein farbloses Gas, aber je nach seinem Ursprung trägt er verschiedene Farben im Namen. So gibt es die folgenden Arten von Wasserstoff, die sich insbesondere in Bezug auf ihre Herstellung unterscheiden:

  • Wasserstoff Eigenschaften: Grüner Wasserstoff, blauer Wasserstoff und Co.
  • Grüner Wasserstoff: Grüner Wasserstoff entsteht durch die Elektrolyse von Wasser. Da Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet wird, ist grüner Wasserstoff CO₂-frei.
  • Blauer Wasserstoff: Bei der Entstehung von blauem Wasserstoff wird CO₂ teilweise abgeschieden und im Erdboden gespeichert (CCS, Carbon Capture and Storage).
  • Grauer Wasserstoff: Grauer Wasserstoff wird durch Dampfreformierung aus fossilen Energieträgern hergestellt. Dabei entstehen rund 10 Tonnen CO₂ pro Tonne Wasserstoff, welches in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Türkiser Wasserstoff: Derzeit noch in der Entwicklung ist türkiser Wasserstoff. Er wird über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt und anstelle von CO₂ entsteht dabei fester Kohlenstoff.
  • Weißer Wasserstoff: Natürlich vorkommender Wasserstoff, der ohne menschliches Handeln in der Erdkruste vorhanden ist.

Warum und wie wird grüner Wasserstoff eingesetzt?

Daumen hoch

Grüner Wasserstoff ist – neben anderen alternativen Energiequellen wie Solarenergie und Windkraft – ein wichtiger Baustein, um zum einen die Energiewende herbeizuführen und zum anderen die Abhängigkeit von (russischem) Gas als Energieträger zu verringern und die damit zusammenhängende Gaskrise abzufedern.

Die Nutzung von grünem Wasserstoff ist emissionsfrei möglich. Dieser Umstand macht grünen Wasserstoff zu einer beliebten Energiequelle, die in vielfältigen Bereichen einsetzbar ist.

Einsatzgebiete von grünem Wasserstoff

Stadtskyline
  1. Grüner Wasserstoff Unternehmen:
    Stahl-, Glas-, Zement- und Chemieindustrie: In der Stahlindustrie kann Wasserstoff Braunkohle sowie Steinkohle ersetzen und in der Chemieindustrie kann Wasserstoff Erdöl ersetzen. Außerdem kann Wasserstoff die Brennöfen verschiedener Industriezweige beheizen.
  2. Grüner Wasserstoff Logistik:
    Grüner Wasserstoff kann als Ausgangsstoff für synthetische, klimafreundliche Kraftstoffe eingesetzt werden. In geringen Mengen (bis zu 10%) kann Wasserstoff bereits heute dem Gasnetz beigefügt werden. Der Vorteil: Grüner Wasserstoff kann wie Erdgas verbrannt werden, als Abfallprodukt entsteht aber nur Wasserdampf.
  3. Grüner Wasserstoff Heizung:
    Grüner Wasserstoff lässt sich in Strom und Wärme umwandeln. Auf diese Weise können sogar Häuser beheizt und mit Elektrizität versorgt werden.

Die Effizienz von grünem Wasserstoff

Die Effizienz von serienmäßig hergestellten Elektrolyseuren zur grünen Wassersoff Herstellung soll in der Zukunft bei rund 80% liegen. D. h., 80% der für die Elektrolyse eingesetzten Energie wird entsprechend in Wasserstoff gebunden. Soweit der Ausblick, denn solche Elektrolyseure sind, Stand 2024, noch nicht verfügbar. Wie hoch die Effizienz letzten Endes ist, bleibt entsprechend noch abzuwarten.

Welche Herausforderungen muss grüner Wasserstoff überwinden?

Geldhaufen mit Münzen

Auch, wenn grüner Wasserstoff vielversprechend ist, um unabhängiger von fossilen Energieträgern zu werden, stehen die Produktion und insbesondere der Transport von Wasserstoff vor Herausforderungen:

 Die Produktion von grünem Wasserstoff:
Die Kosten der Produktion sind aktuell noch recht hoch. Diese können allerdings gesenkt werden, wenn erneuerbarer Strom günstiger produziert werden kann.

 Der Transport von grünem Wasserstoff:
Auf dem Weg zum Verbraucher geht ein Teil der Energie verloren. Außerdem sind abhängig von der Menge des transportierten Wasserstoffs verschiedene Transportmethoden besser geeignet.

 Zur Überwindung des Transportproblems soll die geplante "H2Med" Wasserstoffpipeline zwischen Spanien und Frankreich bis nach Deutschland weitergebaut werden, um so die Wasserstoff-Infrastruktur in ganz Europa zu optimieren, wodurch die Technologie weiter voranschreiten kann.

Grüner Wasserstoff Nachteile und Vorteile im Überblick

Person mit Waage

In den vorangegangenen beiden Kapiteln wurden bereits die Chancen und die Herausforderungen im Zusammenhang mit grünem Wasserstoff beschrieben. Hier eine Zusammenfassung:

Grüner Wasserstoff: Vor- und Nachteile Zusammengefasst
VorteileNachteile
  • Grüner Wasserstoff ist 100 % nachhaltig
  • Wasserstoff ist speicherbar!
  • Grüner Wasserstoff ist vielseitig einsetzbar!
  • Transportierbar: Grüner Wasserstoff kann mit Erdgas gemischt und durch dieselben Gasleitungen und Infrastrukturen transportiert werden!
  • Grüner Wasserstoff Wirkungsgrad liegt bei etwa 70 Prozent
  • Energie aus erneuerbaren Quellen, für Erzeugung von grünem Wasserstoff notwendig ist zu teuer und Verbrauch zu hoch. 
  • Hoher Energieverbrauch durch die Herstellung!
  • Wasserstoff ist ein sehr flüchtiges und entflammbares Element, weshalb es sehr explosiv sein kann!
  • Verluste beim Transport von grünem Wasserstoff
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