04281 Wasserstoff
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Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger für eine emissionsarme, im besten Fall sogar emissionsneutrale Energiezukunft. Prinzipiell eignen sich Wasserstoff und Wasserstoffderivate als Substitut für die meisten der heute eingesetzten Brenn- und Kraftstoffe. Neben dieser energetischen Nutzung existiert ein zweiter Nutzungspfad: Durch den stofflichen Einsatz von Wasserstoff lassen sich emissionsintensive Prozesse in der Grundstoffindustrie dekarbonisieren. von: |
1.1 Energetische Nutzung von Wasserstoff
Keine CO2-Emissionen
Anders als beim Einsatz von fossilen Energieträgern wie Kohlen (Steinkohle, Braunkohle) oder Kohlenwasserstoffen (Erdöl, Erdgas) entsteht beim Einsatz von Wasserstoff als Energieträger kein für den Treibhauseffekt verantwortliches Kohlenstoffdioxid (CO2), sondern lediglich Wasserdampf (H2O).
Anders als beim Einsatz von fossilen Energieträgern wie Kohlen (Steinkohle, Braunkohle) oder Kohlenwasserstoffen (Erdöl, Erdgas) entsteht beim Einsatz von Wasserstoff als Energieträger kein für den Treibhauseffekt verantwortliches Kohlenstoffdioxid (CO2), sondern lediglich Wasserdampf (H2O).
Substitut für fossile Brennstoffe
Wasserstoff kann sowohl als Brennstoff in Motoren und Heizungsbrennern zum Einsatz kommen als auch in chemischen Brennstoffzellen und ohne bewegte Teile direkt in Strom und Wärme umgesetzt werden. Die Arbeitsweise der Brennstoffzelle ist damit spiegelbildlich zur Elektrolyse, bei der durch den Einsatz von Strom Wasser (H2O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt wird. Anders als bei der Verbrennung entsteht beim Betrieb der Brennstoffzelle ausschließlich Wasserdampf als Abgas.
Wasserstoff kann sowohl als Brennstoff in Motoren und Heizungsbrennern zum Einsatz kommen als auch in chemischen Brennstoffzellen und ohne bewegte Teile direkt in Strom und Wärme umgesetzt werden. Die Arbeitsweise der Brennstoffzelle ist damit spiegelbildlich zur Elektrolyse, bei der durch den Einsatz von Strom Wasser (H2O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt wird. Anders als bei der Verbrennung entsteht beim Betrieb der Brennstoffzelle ausschließlich Wasserdampf als Abgas.
Universelle Verwendbarkeit
Entsprechend groß ist die Publizität des Themas Wasserstoff, insbesondere in jenen Verbrauchssektoren, die bislang nur geringe Emissionseinsparungen aufweisen. Namentlich handelt es sich dabei um die Bereiche Wärme/Kälte (insbesondere Hochtemperaturwärme und Gebäudewärme) sowie Mobilität, in denen bislang der Einsatz fossiler Brennstoffe dominiert (Wärme/Kälte ca. 80 %, Mobilität: > 90 %) [1].
Entsprechend groß ist die Publizität des Themas Wasserstoff, insbesondere in jenen Verbrauchssektoren, die bislang nur geringe Emissionseinsparungen aufweisen. Namentlich handelt es sich dabei um die Bereiche Wärme/Kälte (insbesondere Hochtemperaturwärme und Gebäudewärme) sowie Mobilität, in denen bislang der Einsatz fossiler Brennstoffe dominiert (Wärme/Kälte ca. 80 %, Mobilität: > 90 %) [1].
Emissionsfaktor
Bei der Stromproduktion fließt der Kraftwerkswirkungsgrad in die Kalkulation mit ein, sodass bezogen auf 1 kWhel ein zwei- bis dreifach höherer Emissionsfaktor als bei der reinen Verbrennung zustande kommt (vergleiche Tabelle 1).
Bei der Stromproduktion fließt der Kraftwerkswirkungsgrad in die Kalkulation mit ein, sodass bezogen auf 1 kWhel ein zwei- bis dreifach höherer Emissionsfaktor als bei der reinen Verbrennung zustande kommt (vergleiche Tabelle 1).
Tabelle 1: Emissionsfaktoren von Brennstoffen [2]
Brennstoff | Emissionsfaktor | |
Erdgas | → | 0,20 kg CO2/kWhth |
Heizöl | → | 0,27 kg CO2/kWhth |
Steinkohle | → | 0,34 kg CO2/kWhth |
Braunkohle | → | 0,41 kg CO2/kWhth |
Wasserdampf
Als dreiatomiges Gas besitzt auch Wasserdampf über Treibhausgaspotenzial. Die weitaus größten Mengen des atmosphärischen Wasserdampfs sind jedoch natürlichen Ursprungs. Zudem liegt die Verweildauer von Wasserdampf in der Atmosphäre im Bereich von Tagen (Verdunstung, Wolkenbildung, Regen). Anders als bei Treibhausgasen mit einer Verweildauer von Jahrhunderten, teilweise auch Jahrtausenden ist die Treibhauswirkung von anthropogenem Wasserdampf daher äußerst begrenzt.
Als dreiatomiges Gas besitzt auch Wasserdampf über Treibhausgaspotenzial. Die weitaus größten Mengen des atmosphärischen Wasserdampfs sind jedoch natürlichen Ursprungs. Zudem liegt die Verweildauer von Wasserdampf in der Atmosphäre im Bereich von Tagen (Verdunstung, Wolkenbildung, Regen). Anders als bei Treibhausgasen mit einer Verweildauer von Jahrhunderten, teilweise auch Jahrtausenden ist die Treibhauswirkung von anthropogenem Wasserdampf daher äußerst begrenzt.
