Wasserstoff als Energieträger

Wasserstoff: Der Energieträger der Zukunft

Wasserstoff (H₂)hat großes Potenzial, eine entscheidende Rolle für die Zukunft des Wirtschaftsstandorts Deutschland einzunehmen. Im internationalen Vergleich ist Deutschland hinsichtlich der Entwicklung sowie dem Export von Technologien für Wasserstoff und Power-to-X gut aufgestellt. Es sind allerdings noch zusätzliche Maßnahmen seitens der Politik notwendig, damit internationale Wettbewerbsfähigkeit erreicht wird. Wasserstoff ist nicht nur ein bedeutsamer Baustein für die Erreichung der für die Zukunft unseres Planeten essenziellen Klimaziele. Auch die Wettbewerbs- und Innovationsfähigkeit der deutschen Wirtschaft kann von Wasserstoff nur profitieren.

Vorteile von Wasserstoff

Der Einsatz von Wasserstoff bietet zahlreiche Vorzüge. Dabei sind folgende Vorteile für Klimaschutz und Wirtschaft besonders von Bedeutung:

Bei der Verbrennung des kohlenstofffreien Energieträgers Wasserstoff entstehen keinerlei Schadstoffe.
Generell ist Wasserstoffherstellung mit sämtlichen Stromquellen möglich. Dies ermöglicht die Erzeugung von grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse unter Einsatz von erneuerbaren Energien.
Für erneuerbare Energien fungiert Wasserstoff als effektiver Energiespeicher: Mit ihm lassen sich Fluktuationen bei der Stromerzeugung durch Solar- und Windenergie ausgleichen, was zu ihrer verbesserten Integration und zur Sicherung der Stromversorgung beiträgt.
Bei der Dekarbonisierung von Wirtschaftssektoren wie Industrie, Verkehr oder Wärme kann Wasserstroff einen wichtigen Beitrag leisten.
In Verbindung mit Brennstoffzellen besitzt Wasserstoff großes Potenzial, um zur Schlüsseltechnologie für die Entwicklung und Wertschöpfung im Kraftstoffbereich zu werden.

Energie der Zukunft: So wird Wasserstoff erzeugt

Wasserstoff erzeugen Infografik — Energie der Zukunft – Wasserstoff erzeugen: In dieser Infografik wird der Zusammenhang von Elektrolyse, Dampfgasreformierung und Pyrolyse gezeigt.

Erneuerbare Energien

Es gibt verschiedene Verfahren für die Wasserstoffherstellung. Wenn Wasserelektrolyse unter Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt wird, entsteht grüner Wasserstoff.

Elektrolyseur

Wasser (H2O) wird im Elektrolyseur aufgespalten – in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2). An der Kathode bilden die Protonen Wasserstoffmoleküle. Diese steigen auf und werden aufgefangen.

Erdgas als Quelle

Aus Methan (CH4) lässt sich blauer Wasserstoff gewinnen, beispielsweise durch Verfahren wie die Dampfreformierung oder die Methanpyrolyse, wenn der dabei entstandene Kohlenstoff (C) bzw. das Kohlenstoffdioxid (CO2) auch anschließend entweder gespeichert oder industriell / prozessual verwertet wird.

Dampf-/Steamreformierung

Durch die Dampfreformierung entsteht reiner Wasserstoff – mittels zahlreicher Schritte wird der im Methan (CH₄) enthaltene Wasserstoff vom Kohlenstoff getrennt. Hierbei fällt Kohlenstoffmonoxid (CO) an, das in Kohlenstoffdioxid umgewandelt wird.

Methanpyrolyse

So funktioniert die Methanpyrolyse: In einem Hochtemperaturreaktor erfolgt die Zerlegung von Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff.

Verwendung/Lagerung

Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoff lassen sich theoretisch in geologischen Formationen einlagern oder in Prozessen der Industrie nutzen. In beiden Fällen wird eine Freisetzung in die Erdatmosphäre umgangen.

Konkrete Anwendung

Ob über eine vorhandene Infrastruktur oder auf direktem Wege: im nächsten Schritt wird der Wasserstoff zum Anwender gebracht und von diesem genutzt. Das Einsatzspektrum reicht von Fahrzeugen über Brennstoffzellenheizungen bis hin zur Industrie.

Nationale Wasserstoff-Strategie der Bundesregierung

H₂-Readiness und die Etablierung einer entsprechenden Wasserstoff-Infrastruktur schaffen die Voraussetzungen für die Erreichung zahlreicher Ziele – eine erfolgreiche Energiewende, eine wirtschaftliche Nutzung von Wasserstoff und einen raschen Markthochlauf. In dieser Hinsicht hat die deutsche Bundesregierung mit der am 10. Juni 2020 beschlossenen Nationalen Wasserstoffstrategie grundlegende Weichen gestellt und ambitionierte Ziele festgelegt. Hier wurde konstatiert, dass in den nächsten Jahren konkrete Instrumente benötigt werden, um den Markthochlauf von Wasserstoff über die gesamte Wertschöpfungskette zu fördern und anzureizen. Die Bandbreite reicht von der Herstellung von Wasserstoff über die Speicherung und den Transport (etwa durch Wasserstoff-Pipelines) bis hin zum breiten Einsatz in sämtlichen Branchen.

Wasserstoff ist ein facettenreicher Themenkomplex – angefangen von der Herstellung, über den Transport und die Speicherung bis hin zur Nutzung. Als über 150 Jahre bestehender Technologie-Dienstleister sind wir Ihr unabhängiger Partner für Sicherheit, Qualität und die Reduzierung von Gefahren, indem wir verschiedenen Aspekte der Wasserstofftechnologie prüfen, inspizieren und zertifizieren.

Wir unterstützen Sie gerne in folgenden Phasen Ihres Projekts:

Konzept / Planung

Wir unterstützen Sie in der Konzeptphase mit umfassenden Dienstleistungen, die Ihrem Projekt in technisch und rechtlich relevanten Aspekten von Anfang an die nötige Sicherheit geben. Vom Produktentwurf über die Prüfung von Lasten- und Pflichtenheften bis hin zur Anlagenentwicklung und Prozessoptimierung haben unsere Spezialisten die Details und das angestrebte Ziel im Blick und sind mit modernsten IT- und KI-Instrumenten sowie einer großen Bandbreite von Risikoanalyse-, Zertifizierungs-, Prüf und Bewertungsdienstleistungen auf Ihre Aufgabenstellung vorbereitet.

Herstellung

Mit spezifischen Prüfungs-, Auditierungs- und Abnahmedienstleistungen stehen wir Herstellern neutral und fachlich kompetent als notifizierte und akkreditierte Stelle zur Seite. Hierzu gehören auch die Überprüfung und Zertifizierung als Werkstoffhersteller, was für die Herstellung bestimmter Produkte unerlässlich ist. Zu unserem Leistungsportfolio gehören darüber hinaus die Prüfung von Herstellungsverfahren, Werkstoffbewertungen, Belastungstests, Schadensgutachten und Produktzertifizierungen. Zudem bieten wir neben der Überwachung der Fertigung auch die Begleitung von Inbetriebnahmen sowie Montagearbeiten und die Einweisung des Personals in Herstellungsprozesse
an.

Betrieb

Nach Aufstellung und Inbetriebnahme helfen wir Ihnen im laufenden Betrieb Stillstandszeiten zu vermeiden, technische Gefahrenpotenziale sowie Schwachstellen zu beseitigen und unter Einsatz softwaregestützter Wartungssysteme Kosten zu senken. Wir übernehmen sämtliche wiederkehrenden Prüfungen sowie spezifische Prüfungen elektrischer und mechanischer Anlagen und Systeme. Zudem können wir risikobasierte Instandhaltungspläne erstellen und Ihnen maßgeschneiderte Strategien zur Reduzierung von Betriebsrisiken sowie zur nachhaltigen Erhöhung der Anlagensicherheit liefern.

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TÜV NORD: Ihr Partner für die Sicherheit von Wasserstoff

Seit über

150

Jahren machen wir technische Revolutionen zu sicheren Investitionen.

Bis zum Jahre

2030

hat die TÜV NORD GROUP als Ziel, selbst klimaneutral zu sein.

Wir als

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starker Partner an Ihrer Seite.

Es ist für den Markthochlauf und insbesondere die Rolle von Wasserstoff als Energieträger der Zukunft von entscheidender Bedeutung, dass Vorbehalte der Bevölkerung gegenüber Wasserstoff entkräftigt werden. In der Nationalen Wasserstoffstrategie finden die Sicherheitsaspekte von Wasserstoff jedoch noch keine ausreichende Berücksichtigung. Damit das notwendige Vertrauen in die Wasserstofftechnologie entstehen kann, bedarf es an Maßnahmen für einen sicheren Betrieb, für die Unfallvermeidung und die Beherrschung von Störfällen. Zudem ist dies nicht nur die Voraussetzung für das Vertrauen der Bevölkerung in Wasserstoff, sondern auch der Grundstein zur Entfaltung des Potenzials für eine nachhaltige und sichere Zukunft. Eine sichere Infrastruktur verhindert Umweltschäden durch Wasserstoff und reduziert die Kosten.

Bei der Markteinführung und Etablierung von Wasserstofftechnologien führen verlässliche und unabhängige Sicherheits- und Qualitätsstandards zu einem Wettbewerbs- und Standortvorteil für Deutschland. Nur so lässt sich das Ziel der H₂-Readiness erreichen. Mit umfassender Expertise und Erfahrung in den Bereichen Wasserstofftechnik, Industrie, erneuerbaren Energien, Umweltschutz und Nachhaltigkeit, in Kombination mit der ureigenen Kenntnis in Sicherheitsfragen, ist TÜV NORD ein wertvoller Partner rund um die Sicherheit des Energieträgers der Zukunft. Ob bei Anlagen und Infrastruktur oder Herstellung, Speicherung, Transport und Nutzung von Wasserstoff: TÜV NORD unterstützt alle Akteure, die am Markthochlauf von Wasserstoff beteiligt sind, mit Testverfahren, Prüfungen und Zertifizierungen.

Das Prüfen und Zertifizieren steht üblicherweise am Ende der Wertschöpfungskette. Wenn es um den Anfang von Wasserstoffprojekten geht, also das erste Gutachten, die Machbarkeitsstudie, oder die H₂-ready Anlagenplanung, so haben wir unter dem Dach der TÜV NORD GROUP eine separate, operative Sparte für Beratung, Engineering und Training. Die Wasserstoff-Expert:innen dort bündeln ihre Expertise im HydroHub. Wenn Sie also mit Ihrem Wasserstoffprojekt starten wollen, dann bietet sich der HydroHub als Sparringspartner an.