Wie wird Wasserstoff hergestellt?

Wasserstoff ist wie Strom eine Sekundärenergie und kann nicht wie Erdöl aus der Erde gepumpt werden. Weil er nicht allein vorkommt, sondern nur in Form von Verbindungen, muss er mit Hilfe von Energie aus einem wasserstoffreichen Ausgangsstoff abgespalten werden. Je nach Ausgangsstoff eine andere Farbe – neugierig?

Im Gegensatz zum Universum kommt Wasserstoff auf der Erde kaum in atomarer Form vor. Die zwei Atome binden sich zum Molekül H₂, ein farbloses, geschmacks- und geruchloses Gas (Was ist eigentlich Wasserstoff?). Um ihn in die atomare Form zu bringen benötigt es viel Energie, um das Molekül zu spalten. Als Ausgangsstoffe kommen unter anderem in Frage:

• Erdgas, mit seinem Hauptbestandteil Methan 
• andere Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Erdöl 
• Biomasse
• Wasser 
• andere wasserstoffhaltige Verbindungen

Die Abspaltung von Wasserstoff braucht viel Energie. Wird Wasser in Wasser- und Sauerstoff mit Hilfe von elektrischem Strom aufgespalten, spricht man von Elektrolyse.

Der umgekehrte Prozess ist im Prinzip der Vorgang in einer Brennstoffzelle. Wasserstoff ist von sich aus gewillt, zusammen mit Sauerstoff wieder zu Wasser zu reagieren. Dabei wird die im Wasserstoff gespeicherte Energie als Strom abgegeben, der dann einen Elektromotor antreibt.

Wasserstoff ist nicht per se grün

Wie Strom ist auch Wasserstoff nicht per se grün. Rund 90 Mio. Tonnen Wasserstoff werden heute jährlich hergestellt, dies jedoch überwiegend aus Erdgas und zwar 70 Mio. Tonnen gemäss IEA. Dabei entstehen pro gewonnene Tonne Wasserstoff zehn Tonnen CO2 als Nebenprodukt. Der Anteil grünen Wasserstoffs – also jener, der via Elektrolyse mit Hilfe erneuerbarer Energie produziert wird – ist hingegen noch immer verschwindend gering. 

Soll Wasserstoff aber entscheidend zum Klimaschutz beitragen und zu mehr Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern führen, müssen die Kapazitäten an Anlagen, die Strom aus erneuerbaren Quellen produzieren, weltweit massiv ausgebaut werden. 

Damit der «kleine» Wasserstoff sein Allroundtalent für unser Klima ausspielen kann, warten noch grosse Herausforderungen.  

Die Farbenlehre von Wasserstoff

Wie Strom ist auch Wasserstoff nicht per se grün. Je nach Herstellungsart wird der Wasserstoff anders benannt. Eine kleine Farbenlehre:

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Dafür wird

Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wasserkraft, Wind- und Solarenergie eingesetzt. Grüner Wasserstoff ist deshalb CO2-arm.

Grauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff wird mittels Dampfreformierung meist aus Erdgas hergestellt. Dabei entstehen rund 10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff. Das CO2 wird ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben. Dampfreformierung ist der in Europa meist verbreitete Prozess.

Blauer Wasserstoff

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, bei dessen Entstehung das CO2 teilweise abgeschieden und im Erdboden gespeichert wird (CCS, Carbon Capture and Storage).

Türkiser Wasserstoff

Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wird. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff. Das Verfahren der Methanpyrolyse befindet sich derzeit noch in der Entwicklung.

Gelber Wasserstoff

Gelber Wasserstoff ist Wasserstoff, der sich aus dem Strommix im bestehenden Netz zusammenstellt. In der Schweiz ist dies Strom hauptsächlich aus Wasser- und Kernkraft.

Pinker Wasserstoff

Pinker Wasserstoff wird mit Strom aus Kernkraft hergestellt. Kernkraft ist im Betrieb nahezu CO2 frei, aber ihre Energiequelle nicht erneuerbar.