Wie wird Wasserstoff produziert? – Methoden und Verfahren

Wasserstoff (H₂) gilt als Energieträger der Zukunft, da er emissionsfrei genutzt werden kann und eine zentrale Rolle in der Energiewende spielt. Doch wie wird Wasserstoff eigentlich produziert? Es gibt verschiedene Verfahren, die sich in ihrer Umweltfreundlichkeit und Effizienz unterscheiden.


1. Dampfreformierung (Grauer, Blauer und Türkiser Wasserstoff)

Die Dampfreformierung ist das am häufigsten verwendete Verfahren zur Wasserstoffgewinnung und basiert auf Erdgas. Dabei wird Methan (CH₄) mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen (700–1000 °C) in Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt.

  • Grauer Wasserstoff: Entsteht durch Dampfreformierung, jedoch ohne CO₂-Abscheidung – schädlich für das Klima.
  • Blauer Wasserstoff: Ähnlich wie grauer Wasserstoff, aber mit CO₂-Abscheidung und Speicherung (CCS-Technologie), was die Emissionen reduziert.
  • Türkiser Wasserstoff: Wird durch Methanpyrolyse gewonnen, bei der anstelle von CO₂ fester Kohlenstoff entsteht – klimafreundlicher als grauer Wasserstoff.

Vorteil: Günstig und großtechnisch erprobt
Nachteil: Meist aus fossilen Brennstoffen, daher CO₂-intensiv


2. Elektrolyse (Grüner Wasserstoff)

Die Elektrolyse nutzt Strom, um Wasser (H₂O) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zu spalten. Wird der Strom aus erneuerbaren Energien gewonnen, spricht man von grünem Wasserstoff. Es gibt drei Hauptarten der Elektrolyse:

  • Alkalische Elektrolyse (AEL): Bewährtes und kostengünstiges Verfahren mit flüssigem Elektrolyt.
  • Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyse (PEM): Effizient und flexibel, aber teurer.
  • Festoxid-Elektrolyse (SOEC): Hohe Wirkungsgrade, aber noch in der Entwicklung.

Vorteil: Nachhaltig und CO₂-frei, wenn erneuerbare Energien genutzt werden
Nachteil: Hohe Stromkosten und begrenzte Infrastruktur


3. Biomasse-Vergasung (Biowasserstoff)

Bei der Vergasung von Biomasse (z. B. Holz, Stroh oder Bioabfälle) wird Wasserstoff durch thermochemische Prozesse freigesetzt. Dabei entstehen neben Wasserstoff auch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid.

Vorteil: Nachhaltig, da nachwachsende Rohstoffe genutzt werden
Nachteil: Komplexer Prozess, begrenzte Skalierbarkeit


4. Fotokatalyse und Biologische Verfahren

  • Fotokatalyse: Hier wird Wasserstoff durch Sonnenlicht direkt aus Wasser gewonnen – eine vielversprechende, aber noch in Entwicklung befindliche Technologie.
  • Mikrobielle Wasserstoffproduktion: Bakterien oder Algen erzeugen Wasserstoff durch biologische Prozesse – aktuell jedoch noch nicht wirtschaftlich nutzbar.

Vorteil: Potenziell sehr umweltfreundlich
Nachteil: Noch nicht marktreif


Fazit

Wasserstoff kann auf verschiedene Arten produziert werden, wobei die Umweltfreundlichkeit stark variiert. Während die Dampfreformierung derzeit noch die Hauptquelle ist, gilt die Elektrolyse mit erneuerbaren Energien als Schlüssel für eine klimaneutrale Zukunft. Um Wasserstoff als nachhaltige Energiequelle zu etablieren, müssen die Kosten gesenkt und die Produktionskapazitäten ausgebaut werden.

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