Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist ein chemisches Element, 14-mal leichter als Luft, farb- und geruchlos, ungiftig und baut die für den Menschen lebenswichtige Ozonschicht nicht ab. Mit einem Anteil von etwa 75 Prozent besteht ein großer Teil der Masse unseres Sonnensystems aus diesem Gas.

Es ist Bestandteil fast aller organischen Verbindungen auf der Erde und ist in vielerlei Hinsicht der perfekte Brennstoff und Rohstoff der Zukunft.
Als Energieträger kann er in fast allen energieverbrauchenden Bereichen eingesetzt werden – also in der Mobilität, der Wärme und der Elektrizität.
Daher spielt Wasserstoff eine unverzichtbare Rolle bei der Energiewende. Leider kommt Wasserstoff in seiner molekularen Form als H2 in der Natur kaum vor.
Er ist meist in Wasser, H2O, gebunden.

Bislang wurde und wird nachhaltiger Wasserstoff durch Elektrolyse, also durch Spaltung von Wasser mit regenerativer elektrischer Energie, hergestellt.

SYNTHEC FUELS geht einen neuen Weg:

Wasserstoff ist auch in Form von Kohlenwasserstoffen gebunden!
Zum Beispiel in Altholz, Altpapier, Gärresten aus Biogasanlagen, Gülle oder in Kunststoff- und Verpackungsabfällen.

Wasserstoff, der buchstäblich auf der Straße liegt… als Abfall!

Sicherheitsaspekte von Wasserstoff

Die zirkuläre Abfall-Wasserstoff-Wirtschaft von
SYNTHEC FUELS

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Vergleich von Technologien zur Wasserstofferzeugung

Durch die Verwendung von Abfallstoffen als Ausgangsmaterial ist SYNTHEC FUELS Wasserstoff weitaus wirtschaftlicher als grüner Wasserstoff und nachhaltiger als grauer oder blauer Wasserstoff.

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei für die Elektrolyse ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energiequellen (Wind- und Sonnenenergie) verwendet wird. Unabhängig von der gewählten Elektrolyse-Technologie wird der Wasserstoff CO2-frei hergestellt, da der verwendete Strom zu 100 % aus erneuerbaren Quellen stammt und somit CO2-frei ist.

Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Bei der Herstellung wird Erdgas in der Regel unter Hitzeeinwirkung in Wasserstoff und CO2 umgewandelt (Dampfreformierung).
Das CO2 wird dann ungenutzt in die Atmosphäre freigesetzt, wodurch der globale Treibhauseffekt verstärkt wird: Bei der Herstellung einer Tonne grauen Wasserstoffs entstehen etwa 10 Tonnen CO2.

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, aber sein CO2 wird bei der Herstellung abgeschieden und gespeichert (Carbon Capture and Storage, CCS). Das bei der Wasserstoffproduktion entstehende CO2 entweicht nicht in die Atmosphäre und die Wasserstoffproduktion kann in der Bilanz als CO2-neutral angesehen werden.

Türkisfarbener Wasserstoff wird durch die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt.
Anstelle von CO2 wird fester Kohlenstoff erzeugt.

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff

Kosten vs. Energiedichte
Vergleich von Wasserstoff- und Batteriespeichern

KOSTEN

H2-Speicher
H2-Hochdruck-Tank
(350 bar)

2017 – €/kWh
2020 – €/kWh
2025 – €/kWh

Batterie-Speicher
Li-Ion Batterie
(für Nutzfahrzeuge)

2017 – €/kWh
2020 – €/kWh
2025 – €/kWh

Wasserstoff (H2) im Vergleich zu Batterien: 23 x niedrigerer Preis

GRAVIMETRISCHE ENERGIEDICHTE

H2-Storage
H2-High-Pressure-Tank
(350 bar)

2017 – kWh/kg
2020 – kWh/kg
2025 – kWh/kg

Batterie-Storage
Li-Ion Battery
(for commercial vehicles)

2017 – kWh/kg
2020 – kWh/kg
2025 – kWh/kg

Hydrogen (H2) in Comparison to Batteries: 25 x higher Energy Density

H2-Wirkungsgrad und Ökobilanz
Wasserstoff hat klare Vorteile gegenüber Batterien

Bei gleichem Speichergewicht
wird die 12-fache Reichweite erreicht

Bei gleichem Speichergewicht
wird die 12-fache Reichweite erreicht

Bei gleicher Reichweite ist das gesamte Fahrzeug
2-3 mal weniger teuer

Signifikante Vorteile in der Ökobilanz
(für CO2, Feinstaub, Ressourcen & Wasser)

Wasserstoff als „Null-Emissions-Energieträger“

Wasserstoff als emissionsfreier Energieträger ist notwendig, um die Herausforderungen der Energiewende zu meistern

1. Steigender Anteil erneuerbarer Energien führt zu Ungleichgewichten bei Stromangebot und -Nachfrage


2. Die Infrastruktur muss grundlegend umgestaltet werden

3. Globale Pufferkapazität auf der Grundlage überwiegend fossiler Quellen


4. Einige Energienutzungen lassen sich nur schwer über das Netz oder mit Batterien elektrifizieren:

  • Langstreckentransport
  • Energieintensive Industrie
  • Teil der Wohnungsheizung


5. Kohlenstoff muss zur Dekarbonisierung von Rohstoffen wiederverwendet werden

Wasserstoff für die langfristige und kohlenstofffreie saisonale Speicherung

Technologieüberblick über kohlenstofffreie Energiespeichertechnologien

Vorteile von Wasserstoff als Energieträger

Bezogen auf die Masse hat Wasserstoff den höchsten Energiegehalt aller Kraftstoffe.

Wasserstoff – 33,33 kWh/kg
Verflüssigtes Erdgas (LNG) – 13,98 kWh/kg
Methan – 13,90 kWh/kg
Erdgas – 13,60 kWh/kg
Benzin – 12.00 kWh/kg
Diesel – 11.90 kWh/kg
Rohöl – 11,60 kWh/kg
Kohle – 7,90 kWh/kg
Ammoniak – 5,2 kWh/kg
Holz – 4,0 kWh/kg
Lithium-Ionen Batterie – 0,17 kWh/kg

In einem Kilogramm Wasserstoff steckt etwa so viel Energie wie in drei Litern Benzin oder Diesel.
Ein weiterer Vorteil von Wasserstoff ist, dass bei seiner „Verbrennung“, d. h. der Reaktion mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle, nur Wasser entsteht. Dies führt zu geringeren CO2-Emissionen und es werden keine fossilen Brennstoffe verbraucht.

Lesen Sie auch „Der Treibhauseffekt“.

Vorteile von SYNTHEC FUELS Wasserstoff

  • Der Energiegehalt des erzeugten nachhaltigen Wasserstoffs stammt aus Abfällen, die weltweit bereits im Überfluss vorhanden sind, und nicht aus überschüssigem hochwertigem erneuerbarem Strom
  • Verfügbarkeit der Anlage: 7.500 Volllaststunden pro Jahr einschließlich zweier Wartungsrevisionen
  • Er ist weitaus wirtschaftlicher als Grüner Wasserstoff und nachhaltiger als Grauer und Blauer Wasserstoff
  • Mit Wasserstoff aus Abfall können wir unseren Importbedarf an Öl und Gas reduzieren
  • Vermeidung von Überdüngung und Verunreinigung des Grundwassers durch die Verwertung von Gülle, Schlämmen wie Gärresten, Mist oder Klärschlamm gemäß EU-Nitrat- und Wasserrahmenrichtlinie
  • Abfallvermeidung – Deponien einschließlich ihrer laufenden Wartung, Überwachung, Stilllegung und jahrzehntelangen Nachsorge
  • Unnötige Verbrennung von Abfällen, die recycelt und vermieden werden könnten
  • Sinnvolle und wertvolle Wiederverwendung von Kunststoffabfällen
    Verknüpfung von Energiewirtschaft – Abfallwirtschaft – Mobilität – Quartiersentwicklung
  • Durch die Erzeugung von Wasserstoff mit der innovativen SYNTHEC FUELS Technologie erfüllen wir optimal die Anforderungen des Kreislaufwirtschaftsgesetzes (KrWG)
  • Verbrauch von nur 0,2 Litern Wasser pro 1 kg nachhaltig erzeugtem Wasserstoff, im Vergleich zu einem Verbrauch von 9,0 Litern Trinkwasser pro 1 kg Wasserstoff bei der Erzeugung mittels Elektrolyseur

9 kg Wasser für 1 kg Wasserstoff, das ist der stöchiometrische Wert. Technisch gesehen wird aufgrund der in der Regel erforderlichen Wasseraufbereitung eine höhere, oft sogar eine deutlich höhere Menge an Rohwasser benötigt, vor allem dann, wenn zu diesem Zweck Meerwasser entsalzt wird. Nimmt man den Durchschnittswert der rund 16.000 Entsalzungsanlagen, die weltweit in 177 Ländern in Betrieb sind, so wird aus 2,5 l Rohwasser 1 l Süßwasser gewonnen (Daten aus: The state of desalination and brine production: A global outlook). Würde man das Wasser aus diesen Anlagen für die Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse verwenden, läge der technische Wasserbedarf bei fast 22,5 kg Rohwasser pro 1 kg Wasserstoff.