Diese grünen Technologien werden weltweit für die Wasserstofferzeugung genutzt
Laut dem Amt für Energieeffizienz und erneuerbare Energien (Office of Energy Efficiency and Renewable Energy) hat Wasserstoff das Potenzial, die Luftverschmutzung durch Treibhausgase deutlich zu reduzieren. Die Herstellung von Wasserstoff als Kraftstoff hat jedoch Auswirkungen auf seine Umweltbilanz.
Einige Methoden zur Wasserstofferzeugung sind nachhaltiger als andere. Bei der Herstellung von grauem Wasserstoff wird durch Dampfreformieren von Methan Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, wobei große Mengen CO2 freigesetzt werden.
Blauer Wasserstoff nutzt Technologien zur CO2-Abscheidung und -Speicherung, um das beim Dampfreformieren entstehenden Kohlenstoffdioxid abzuscheiden und zu speichern. Grüner Wasserstoff hingegen wird durch die Aufspaltung von Wassermolekülen in Sauerstoff und Wasserstoff mittels Elektrolyse hergestellt, wobei Wasserstoff mit Strom aus erneuerbaren Energien aus Wasserdampf extrahiert wird.
Die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien mag eine Einschränkung für die Verbreitung von grünem Wasserstoff sein, aber er verursacht keinen CO2-Ausstoß, sodass die Nachfrage nach dieser sauberen Energiequelle steigt. In den kommenden Jahren ist weltweit mit dem Einsatz von Wasserstoff in grünen Technologien zu rechnen.
Grüne Wasserstofftechnologien weltweit
Grüner Wasserstoff kann nach seiner Herstellung unter anderem zur Energiespeicherung in Brennstoffzellen und zur Herstellung alternativer Kraftstoffe verwendet werden. Hier einige Beispiele:
Brennstoffzellen
Wasserstoff wird für den Betrieb von Brennstoffzellen verwendet, die durch die chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugen. Diese Technologie kommt in Fahrzeugen, Notstromsystemen und tragbaren Stromgeräten zum Einsatz. Wasserstoffbetriebene Brennstoffzellenfahrzeuge legen längere Strecken zurück, verbrauchen weniger Energie, stoßen keine Emissionen aus und sind effizienter als benzinbetriebene Fahrzeuge.
Alternative Kraftstoffe
Wasserstoff dient als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren, die Autos, Lkw, Busse und Seeschiffe antreiben oder Strom erzeugen. Wasserstoff gilt als sauberer Kraftstoff, da bei seiner Verbrennung nur Wasserdampf als Nebenprodukt entsteht. Dieser Kraftstoff kann die Emissionen von Schwerlastfahrzeugen reduzieren.
Nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF, Sustainable Aviation Fuel) aus nicht-fossilen Rohstoffen ist ein alternativer Kraftstoff, der die Emissionen im Luftverkehr reduziert. SAF wird derzeit als Ersatzkraftstoff verwendet, d. h. er wird je nach Rohstoff und Herstellungsverfahren in unterschiedlichen Anteilen von 10–50 % beigemischt. SAF hat das Potenzial, sich zu einem Kraftstoff mit geringen CO2-Emissionen für die Antriebs-, Flug- und Infrastrukturtechnologien der Zukunft zu entwickeln – allerdings befindet sich diese Technologie noch in einem frühen Stadium.
Industrielle Prozesse
Wasserstoff spielt in verschiedenen industriellen Prozessen der chemischen Industrie eine wichtige Rolle. Dazu gehören die Herstellung von Ammoniak und Düngemitteln, die Raffinierung von Rohöl und die Herstellung von Kraftstoffen für den Verkehr, die Herstellung von Ammoniak in der Petrochemie, Ethylen und Düngemittel, die Herstellung von hydrierten Pflanzenölen in der Industrie für saubere Kraftstoffe, Sustainable Aviation Fuel und E-Methanol.
Regelung von Prozesstemperaturen für grünen Wasserstoff
Bei Wasserstoffanlagen ist – bei der Erzeugung, Umwandlung, Beförderung oder Speicherung – eine spezielle Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur oder Frostschutz erforderlich. Wasserleitungen für Dampfsysteme, Brauchwassersysteme und Prozessgasleitungen müssen vor Frost geschützt werden, während Salzlager und Soleleitungen während der gesamten Produktion auf bestimmten Temperaturen gehalten werden müssen.
Darüber hinaus muss grüner Wasserstoff für den Transport in eine weniger flüchtige und weniger brennbare Verbindung umgewandelt werden. Diese Umwandlung umfasst in der Regel den Haber-Bosch-Prozess, bei dem H2 mit Stickstoff zu grünem Ammoniak umgewandelt wird, und den Fischer-Tropsch-Prozess, bei dem H2 mit CO zu flüssigen E-Fuels umgewandelt wird. Beide Prozesse sind komplex und erfordern Temperaturhaltungs-Anwendungen.
Für die Verwendung in Brennstoffzellen von Fahrzeugen braucht Wasserstoff einen extrem hohen Reinheitsgrad, um die Lebensdauer des Elektrolyten und der Katalysatoren zu maximieren. Industrielle Desoxidations- und Reinigungsanlagen erreichen Reinheitsgrade von bis zu 99,9999 % und beruhen auf Absorption durch Druck oder Temperaturwechsel, einschließlich hochtemperaturbeständiger mineralisolierter Begleitheizkabel.
nVent kann den Frostschutz von grünem Wasserstoff und die Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur durch hochtemperaturbeständige Begleitheizkabel unterstützen. Dazu bieten wir u. a. fortschrittliche Regel- und Überwachungsfunktionen sowie schlüsselfertiges Projektmanagement für die Umsetzung dieser Begleitheizungssysteme.
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