Aktuell nutzt die Wasserstoff-Wirtschaft für die Erzeugung von Wasserstoff mehrere Verfahren. Dabei ist derzeit die Dampfreformierung (Steam Methane Reforming, SMR) am weitesten verbreitet. Mit dem SMR-Verfahren werden aktuell etwa 98% des Wasserstoffs hergestellt. Bei der Herstellung dieses sogenannten „grauen“ Wasserstoffs entsteht allerdings CO2, welches durch den Einsatz von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) abgetrennt werden kann. Dann wird aus dem „grauen“ ein „blauer“ Wasserstoff. Für die Herstellung von 1 kg Wasserstoff, in dem 33 kWh Energie enthalten sind, ist beim SMR-Verfahren ein Energieaufwand von circa 12-17 kWh notwendig.

„Grüner“ Wasserstoff dagegen entsteht durch Elektrolyse, sofern der dabei eingesetzte Strom aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde. Die energetische Bilanz des Verfahrens ist allerdings ernüchternd. Für die Herstellung von 1 kg Wasserstoff mittels Elektrolyseur werden rund 50 kWh benötigt, also 50% mehr, als schließlich im Wasserstoff enthalten sind. Zudem ist die Elektrolyse bereits seit langem am Markt – ihr technischer Wirkungsgrad gilt daher in Fachkreisen als ausgereizt.

EHS – Kostengünstige Technologie mit Zukunftspotenzial

Eine deutlich wirtschaftlichere Methode zur Wasserstoffgewinnung bietet die Elektrochemische Wasserstoffseparations-Technologie (EHS), die das Münchner Unternehmen Siqens entwickelt hat. Die EHS ermöglicht die lokale Erzeugung von Wasserstoff in Brennstoffzellenqualität. Dabei wird zum Beispiel der Wasserstoff durch Abscheidung aus Erdgas nach Transport über die bestehende Gasinfrastruktur gewonnen. Aber auch weitere lokal verfügbare regenerative Ressourcen wie Biogas, Methanol oder Methan sind nutzbar. Sie alle enthalten Wasserstoffatome, die chemisch mit Kohlenstoff, Sauerstoff und anderen Atomen verbunden sind. Grundsätzlich besteht sogar die Möglichkeit, auf diese Weise Wasserstoff aus Abfallströmen zu gewinnen, wie aus Biomassen und nicht biogenen Siedlungs- und Industrieabfällen. Das EHS-Verfahren erlaubt weiterhin die Gewinnung von Wasserstoff aus natürlichen Reservoiren. Je nach dem Volumen der Wasserstoff-Konzentration im Feedgas liegt der Energie-Bedarf zur Herstellung von 1 Kilogramm Wasserstoff mit EHS bei lediglich 3-5 kWh, also rund einem Zehntel des Energieinhaltes des Wasserstoffs. Mit dem EHS-Verfahren sinkt der Energiebedarf gegenüber der Elektrolyse um rund 90% je Kilogramm Wasserstoff.

„Die Elektrolyse benötigt viel Strom, ist zudem teuer und aufwendig“, kommentiert Siqens-CEO Dr. Thomas Klaue den Kostenvergleich. „Das unterstreicht einmal mehr die Notwendigkeit, alternative Technologien wie die EHS einzusetzen.“ Zusammen mit einem davor geschalteten Reformer kann die EHS den anfänglich molekular gebundenen Wasserstoff aus Feedgasen wie Biomethan separieren und abtrennen.

„Die elektrochemische Wasserstoffabscheidung ist die Antwort auf die zentralen Herausforderungen einer kostengünstigen Wasserstoffinfrastruktur, wie die dezentrale Wasserstofferzeugung oder die Erschließung ungenutzter Wasserstoffressourcen“, bringt Klaue die wirtschaftlichen Vorteile des Verfahrens auf den Punkt.