Welche Farbe hat Wasserstoff?

11. März 2021

Wasserstoff​​​​​​​ gilt als Wundermittel der Energiewende. Allerdings ist Wasserstoff nicht gleich Wasserstoff – zumindest für das Weltklima. Je nachdem, wie er hergestellt wird, verursacht er verschiedene Mengen an CO₂-Emissionen. Um hier besser zu klassifizieren, wird er in Farbkategorien eingeteilt. Was etwa grünen Wasserstoff von blauem unterscheidet und welche Sicherheitsfragen beim Einsatz des flüchtigen Gases beantwortet werden wollen, erklärt TÜV-NORD-Expertin Verena Schneider.

#explore: Was ist grauer Wasserstoff?

Verena Schneider: Grauer Wasserstoff dominiert zurzeit den Markt. Gewonnen wird er aus fossilen Brennstoffen, vorrangig aus Erdgas und Kohle. Erdgas wird in der sogenannten Dampfreformierung unter Hitze in Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt. Das CO₂ entweicht dabei ungenutzt in die Atmosphäre und verstärkt somit den Treibhauseffekt. Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen je nach Quelle und Strommix rund zehn Tonnen CO₂ – eine beträchtliche Menge.

Was versteht man unter grünem Wasserstoff?

Grüner Wasserstoff wird mit regenerativen Energien aus Wasser im Elektrolyseverfahren erzeugt. Das Wassermolekül wird dabei in die beiden Elemente Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Wird ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen verwendet, gilt der Wasserstoff als CO₂-frei – auch wenn die Produktion beispielsweise einer Windenergieanlage natürlich nicht völlig klimaneutral ist.

Was ist blauer Wasserstoff?

Blauer Wasserstoff ist eigentlich grauer Wasserstoff, wird also durch fossile Brennstoffe erzeugt. Der entscheidende Unterschied: Das anfallende CO₂ wird abgeschieden, aufgefangen und in geeignete geologische Formationen tief unter der Erde verpresst. Es entweicht also nicht in die Atmosphäre. 

Im Englischen spricht man von Carbon Capture and Storage, kurz CCS. In der Bilanz gilt blauer Wasserstoff als CO₂-neutral. Mögliche Lagerstätten sind beispielsweise ehemalige Öl- oder Gaslagerstätten und Salzwasser führende Gesteinsschichten. In Deutschland wird das Verfahren bislang nur in Pilot- und Testprojekten genutzt. Norwegen hat Ende 2020 angekündigt, 1,5 Milliarden Euro in den Aufbau eines großen CCS-Speichers zu investieren.

Was steckt hinter türkisem Wasserstoff?

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan hergestellt wurde – die sogenannte Methanpyrolyse. Anstelle von CO₂ entsteht dabei fester Kohlenstoff. Dieses Verfahren ist CO₂-neutral, wenn der Hochtemperaturreaktor mit erneuerbaren Energiequellen betrieben wird. Und natürlich muss der anfallende Kohlenstoff dauerhaft gebunden werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens: Kohlenstoff lässt sich leichter lagern als CO₂ und könnte beispielsweise in der Chemie- und Elektronikindustrie oder im Straßenbau verwendet werden. Im Vergleich zur Herstellung von grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse soll die Methanpyrolyse zudem nur ein Fünftel der Energie benötigen. Bislang wurde das Verfahren allerdings nur im Labormaßstab erprobt. BASF hat mit Fördermitteln des Bundesforschungsministeriums in Ludwigshafen nun eine Testanlage gebaut, die nach abgeschlossener Prüfung in den kommenden Monaten in Betrieb gehen soll.

Politisch steht vor allem der grüne Wasserstoff im Mittelpunkt des Interesses. Welche Rolle können und sollten aus Ihrer Sicht die anderen Wasserstofffarben spielen?

Für uns als TÜV NORD ist der Wasserstoff grundsätzlich erst einmal bunt. Perspektivisch sollte Wasserstoff grün werden. Wir unterstützen unsere Kunden darin, das Potenzial der Wasserstofftechnologie an die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen. Dabei beschränken wir uns noch nicht auf den grünen Wasserstoff. Denn heute bilden Geschäftsmodelle oftmals eine erfolgreiche Wasserstoffwirtschaft noch nicht vollständig ab, sodass auch das Thema Import betrachtet werden muss. Generell steht für uns eine sichere und gesicherte Energieversorgung im Fokus. Sicherheit kennt keine Farben.

Umweltverbände problematisieren, dass bereits die Förderung, die Verarbeitung und der Transport von Erdgas mit hohen Treibhausgasemissionen verbunden sind. Auch blauer Wasserstoff wäre also nie klimaneutral. Wie bewerten Sie das?

Die CO₂-Emissionen bei der Förderung und Verarbeitung von Erdgas lassen sich weiter reduzieren – aber tatsächlich nicht völlig verhindern. Insofern wäre blauer Wasserstoff nicht komplett klimaneutral. Wir werden ihn aber als Übergangstechnologie benötigen. Denn bislang verfügen wir hierzulande noch nicht über genügend erneuerbare Energien, um grünen Wasserstoff für alle Bedarfe zu produzieren. Das ist auch einer der Gründe, warum die Bundesregierung grünen Wasserstoff künftig im Ausland produzieren und nach Deutschland importieren will.

Müssen je nach Farbe des Wasserstoffs unterschiedliche Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden?

Ein zentraler Aspekt ist der sichere Transport des Wasserstoffs. Um die bisherige Infrastruktur weiterhin zu nutzen, wird hier die Umwidmung von Erdgasleitungen diskutiert. Bislang dürfen rund zehn Prozent Wasserstoff zum Erdgas beigemischt werden. Hier muss geprüft werden, ob wir die bestehenden Pipelines auch problemlos mit deutlich höheren Beimischungsquoten oder sogar mit reinem Wasserstoff betreiben können. Oder inwiefern technische Anpassungen oder neue Pipelines erforderlich sind. Auch produktionsseitig sind noch einige Fragen zu klären: Grüner Wasserstoff wird bislang in kleinen Elektrolyseuren im niedrigen Megawattbereich hergestellt. Im Zuge des Markthochlaufs, den die Bundesregierung durch ihre Wasserstoffstrategie anschieben will, sind große Anlagen mit Leistungen von über hundert Megawatt geplant. Diese neuen Energieinfrastruktursysteme müssen wir sicher machen! Bestenfalls werden dazu die Entwicklung und Herstellung dieser Elektrolyseure durch unabhängige Dritte wie TÜV NORD begleitet. Aber auch auf anderen Ebenen müssen wir das Vertrauen in den neuen Energieträger stärken. Chemisch gesehen unterscheidet sich grüner Wasserstoff nicht von grauem Wasserstoff aus Erdgas, ist aber eben umweltfreundlich und zugleich erheblich teurer. Sinnvoll wäre es daher, Herkunftsnachweise zu etablieren. Abnehmer in der Industrie und im Verkehrssektor könnten sich so darauf verlassen, dass sie mit garantiert hundertprozentig grünem Wasserstoff beliefert werden.