Grüner und kohlenstoffarmer Wasserstoff in der Energiewende

Was versteht man unter grünem und kohlenstoffarmem Wasserstoff und warum spielt er eine zentrale Rolle beim Übergang zu einem nachhaltigen Wachstumsmodell?Lassen Sie uns seine Anwendungen entdecken

Das Interesse am Potenzial von Wasserstoff ist mittlerweile groß, aber es scheint, dass seine Nutzung durch den historischen Moment besonders begünstigt wird.Der politische, institutionelle und industrielle Wille, den Übergang zu beschleunigen nachhaltigere Volkswirtschaften Wir achten auf die Nutzung und den Verbrauch von Ressourcen sowie auf die Auswirkungen auf die Umwelt und die Menschen.

Wasserstoff ist ein Trägerstoff, keine Energiequelle.Das bedeutet, dass es in der Natur nicht vorkommt, es sei denn, es ist mit anderen Elementen wie Wasser verbunden, sondern muss durch andere Energiequellen erzeugt werden.Um besser zu verstehen, wie Wasserstoff eine wirklich strategische Rolle bei der Dekarbonisierung unserer Gesellschaften spielen kann, müssen wir verstehen, wie Wasserstoff hergestellt werden kann und welche Verwendungszwecke er haben kann.

• Wie Wasserstoff entsteht
• Warum die Europäische Union auf Wasserstoff setzt
• Grüner Wasserstoff, 3 Phasen für Wachstum
• Die Anwendungen von Wasserstoff
• Transport und Akkumulation
• Wie viel kostet grüner Wasserstoff?
• Wie man die Nachfrage nach Wasserstoff ankurbelt
• Herkunftsnachweis für erneuerbaren Wasserstoff
• Grüner Wasserstoff im Pnrr

Wie Wasserstoff entsteht

Wasserstoff kann sein auf vielfältige Weise hergestellt und jedes entspricht einem anderen Anteil an Emissionen.Unten finden Sie ein nützliches Vokabular:

• Mit Strom erzeugter Wasserstoff oder kohlenstoffarm (auf Strom basierender Wasserstoff oder kohlenstoffarmer Wasserstoff):in diesem Fall Wasserstoff wird durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen unter Verwendung von Strom, der heute größtenteils aus fossilen Brennstoffen hergestellt wird.Dieser Prozess findet bei sehr hohen Temperaturen statt, wir sprechen von Hunderten von Grad, und der Energieverbrauch ist daher sehr hoch.Kohlenstoffarmer Wasserstoff wird auch durch Biogasreformierung gewonnen, d. h. wenn aus der Umwandlung eines Kohlenwasserstoffs mit hohem Heizwert ein gasförmiges Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff gewonnen wird.Schließlich durch die biochemische Umwandlung von Biomasse.
• Wenn die Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, sprechen wir von erneuerbarer Wasserstoff oder grüner Wasserstoff (erneuerbarer Wasserstoff oder sauberer Wasserstoff).Im letzteren Fall liegen die Treibhausgasemissionen nahe bei Null.
• Aus Abfall hergestellter Wasserstoff (zirkulärer Wasserstoff):Kreislaufwasserstoff entsteht durch die Synergie zwischen dem Sektor der Abfallbewirtschaftung und -entsorgung und dem der chemischen Industrie und ist eine der Formen von kohlenstoffarmem Wasserstoff.Durch die Waste-to-Chemicals-Technologie, einem Prozess der partiellen Oxidation nicht wiederverwertbarer Abfälle, ist es möglich, ein Synthesegas, auch Kreislaufgas genannt, zu gewinnen.Letzterer kann als Grundlage für die Herstellung von Wasserstoff verwendet werden, der als „zirkulär“ bezeichnet wird, da er durch die chemische Umwandlung von Post-Consumer-Materialien gewonnen wird, die auf diese Weise zurückgewonnen werden, während gleichzeitig ihre Entsorgung auf Deponien oder durch Verbrennung vermieden wird.
• Wasserstoff aus fossilen Quellen (fossiler Wasserstoff):bezeichnet die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen durch die Reformierung von Erdgas oder die Vergasung von Kohle.Dies sind die beiden am stärksten emittierenden Formen von Wasserstoff, die üblicherweise als grauer Wasserstoff bzw. schwarzer Wasserstoff bezeichnet werden.
• Aus Fossilien hergestellter Wasserstoff durch Kohlenstoffabscheidung oder kohlenstoffarm (fossiler Wasserstoff mit Kohlenstoffabscheidung oder blauer Wasserstoff):Wenn der oben beschriebene Prozess mit einem System zur Abscheidung von bis zu 90 Prozent Kohlenstoff kombiniert wird, erhält man eine Form von Wasserstoff, die weniger emittiert als grauer Wasserstoff, aber nicht so wertvoll wie grüner Wasserstoff.Technologien zur Erzeugung von elektrischem blauem Wasserstoff sind auf dem Markt verfügbar.Ihr Aufbau ähnelt dem der traditionellen Dampfreformierung, hinzu kommt jedoch der Einsatz von Elektrizität, um die endothermen Reaktionen der Dampf-Methanreformierung und ein CO2-Abscheidungssystem anzutreiben.
• Synthetische Kraftstoffe aus Wasserstoff (aus Wasserstoff gewonnene synthetische Kraftstoffe):Dabei handelt es sich um synthetische Kraftstoffe, die aus Wasserstoff gewonnen werden, etwa synthetisches Kerosin für die Luftfahrt, synthetischer Diesel für Autos oder auch verschiedene Moleküle, die in der Chemie und in Düngemitteln verwendet werden.

Konventionell werden die Begriffe verwendet grüner, blauer und grauer Wasserstoff um jeweils den erzeugten Wasserstoff anzugeben erneuerbare Energie, mit Kohlenstoffabscheidung und von fossile Brennstoffe.

Warum die Europäische Union auf Wasserstoff setzt

Dieser Träger wird berücksichtigt von Europäische Kommission eine Säule des nachhaltigen wirtschaftlichen Neustarts COVID 19.Darüber hinaus gilt es als Schlüsselfaktor auf dem Weg der Energiewende für die Einhaltung der im Jahr 2015 mit der Unterzeichnung des Abkommens eingegangenen VerpflichtungenPariser Abkommen und das Erreichen der Klimaneutralität bis 2050, also des Gleichgewichts zwischen Kohlenstoffemissionen und -aufnahme.Im Globaler Ausblick auf erneuerbare Energien 2020, Irena schätzt, dass zur Erreichung der Ziele des Pariser Abkommens 8 Prozent der weltweit verbrauchten Energie mit Wasserstoff erzeugt werden müssen.

 

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Die europäische Exekutive hat das ins Leben gerufen Europäische Wasserstoffstrategie.In dem Dokument schreibt er: „Die Zeit zum Handeln ist jetzt“ und erläutert, warum wir Wasserstoff brauchen.Zunächst offenbart es seine Natur Vielseitigkeit der Verwendung:als Rohstoff, Brennstoff oder zur Energiespeicherung.Anschließend erklärt er sie Anwendungspotenzial:vom Transport über die dezentrale Energieerzeugung bis hin zum Einsatz in industriellen Prozessen, etwa solchen mit hohem Energieverbrauch in der Stahlindustrie oder der Chemie, den sogenannten „Hard-to-Abate“.

Der Carrier deckt derzeit einen kleinen Teil des europäischen Energiemixes ab, der größtenteils aus fossilen Brennstoffen, Erdgas und Kohle erzeugt wird.Nach den darin enthaltenen SchätzungenWasserstoff-Roadmap Europa von 2019, erstellt von Gemeinsames Unternehmen Brennstoffzellen und Wasserstoff (Fch Ju), öffentlich-private Partnerschaft zur Unterstützung von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich Brennstoffzellen und Wasserstoff könnte das Wachstum dieses Trägers bis 2050 bei einem ehrgeizigen Szenario eines Verbrauchs von 665 Terawattstunden (TWh) 1 Million direkte und indirekte Arbeitsplätze in Europa schaffen.Insgesamt werden Investitionen von bis zu 180-470 Milliarden Euro in grünen Wasserstoff und bis zu 3-18 Milliarden Euro in blauen Wasserstoff erwartet.In den nächsten dreißig Jahren 24 Prozent des Energiebedarfs decken zu können.

Mit dem Plan REPowerEU, Wie die Europäische Kommission am 8. März 2022 bekannt gab, hat Europa die Produktion und den Verbrauch von grünem Wasserstoff weiter beschleunigt, um Energieunabhängigkeit zu erreichen Russisches Gas.Tatsächlich wurde das Ziel festgelegt, bis 2030 10 Millionen Tonnen erneuerbaren Wasserstoff in Europa zu produzieren und weitere 10 Millionen aus außereuropäischen Ländern zu importieren, wobei weitere 200 Millionen Euro für die Erforschung des Vektors bereitgestellt werden.

Grüner Wasserstoff, 3 Phasen für Wachstum

Damit es eine wirklich strategische Rolle auf dem Weg der Energiewende spielt, muss seine Produktion über erneuerbare Energien erfolgen.Das eigentliche Ziel besteht also darin, die Produktion von grünem Wasserstoff zu steigern.Zu diesem Zweck, so empfiehlt die europäische Exekutive, sei eine Weiterentwicklung erforderlich Großprojekte, mit großem Anwendungsbereich, um die Produktionskosten zu senken und zu verbessern komfortabel.

Um ein dynamisches Ökosystem aufzubauen, schlägt die Kommission ein Wachstum in drei Phasen vor:

1. erste Phase:installieren 6 GW Elektrolyseure von 2024 und produzieren bis zu 1 Million Tonnen von grünem Wasserstoff;
2. zweite Phase:installieren 40 GW Elektrolyseure von 2030 und produzieren bis zu 10 Millionen Tonnen;
3. dritte Phase:Dank der Entwicklung von Großprojekten soll grüner Wasserstoff das Ziel erreichen Laufzeit zwischen 2030 und 2050, gleichzeitig mit der massiven Produktion erneuerbarer Energie.

Die Anwendungen von Wasserstoff

Um die Erforschung und Anwendung von Wasserstofftechnologien zu beschleunigen, sog Wasserstofftal, ein Name, der an das berühmte Silicon Valley erinnert.Dabei handelt es sich um geografisch abgegrenzte Gebiete, die überall auf der Welt entstehen werden, um eine Infrastruktur für den Transport von Strom, Wohn- und Industrieheizung und Netzausgleich zu implementieren und zu testen.Im Rahmen des europäischen Projekts Ipcei Hy2Use, wurde dem italienischen Unternehmen NextChem ein nicht rückzahlbarer Zuschuss in Höhe von 194 Millionen Euro für die Entwicklung einer Waste-to-Hyperstoff-Anlage zugesprochen.In der Anfangsphase wird die Produktion von 1.500 Tonnen Wasserstoff pro Jahr und 55.000 Tonnen Ethanol pro Jahr erwartet.Die Wasserstoffproduktion wird je nach Nachfrageentwicklung auf bis zu 20.000 Tonnen pro Jahr steigen.Das Projekt stellt das Wasserstofftal in Rom dar, das der erste technologische Inkubator im industriellen Maßstab für die Entwicklung der nationalen Lieferkette für die Produktion, den Transport, die Speicherung und die Nutzung von Wasserstoff sein wird.Zirkulärer Wasserstoff hat im Vergleich zu grauem Wasserstoff wettbewerbsfähige Kosten, was seine breitere Einführung fördern könnte.

Kurzfristig wird erneuerbarer und kohlenstoffarmer Wasserstoff problemlos Anwendung finden können Raffinerien, in den Produktionsstätten von Ammoniak Und Düngemittel.Dazu gehört das Madoqua-Projekt, für das NextChem einen Vorauftrag an Ingenieurdienstleistungen erhalten hat, der die Produktion von grünem Ammoniak und dessen Transport nach Nordeuropa umfasst.Darüber hinaus kann es auch in angewendet werden energieintensive Industrien, zum Beispiel Stahl oder chemische Produkte, in See- und Schwertransport, auf Gummi oder Eisen, was zur Reduzierung der Emissionen beiträgt.

Für sie Wasserstoff-Brennstoffzellen Wir müssen warten, aber sowohl das Förderprogramm „Horizont Europa“ als auch das Gemeinschaftsvorhaben „Brennstoffzelle und Wasserstoff“ zielen darauf ab, die Technologieführerschaft Europas zu beschleunigen.

Transport und Akkumulation

Die Wasserstoffspeicherung kann physikalisch (in Druckflaschen) oder chemisch erfolgen, d. h. durch die Bindung von Wasserstoff in flüssige und stabile chemische Verbindungen, die leichter transportiert werden können.Wasserstoff kann transportiert werden pur oder gemischt, fit gasförmig oder flüssig, entlang des Gasnetzes oder mit LKWs oder Schiffen, die an LNG-Terminals anlegen.Es ist zu beachten, dass das Mischen den Wert des Wasserstoffs verringert und auch die Qualität des verbrauchten Erdgases verändert.Es besteht dann die Gefahr einer Fragmentierung des Marktes, wenn unterschiedliche Standards bei der Gestaltung der Infrastruktur und Anwendungen für den Endbenutzer akzeptiert werden.Andererseits ist es derzeit die bequemste Lösung:Dabei geht es um die Umstellung der Gasinfrastruktur, um große Mengen Wasserstoff, möglicherweise über große Entfernungen, verteilen, speichern und liefern zu können.

Der Träger kann zur Deckung von Bedarfsspitzen und zur Gewährleistung gelagert werden sichere Versorgung von Energie.Sowie zu geben Flexibilität zum Netzwerk und begünstigen die sogenannten Sektorkopulation, also die Integration zwischen Strom- und Gasnetzen.Die Gestaltung der Infrastruktur für die Durchleitung von Wasserstoff wird erst nach einer Analyse der Produktionsart, der Nachfrage und der Transportkosten möglich sein, auch vor dem Hintergrund der derzeit laufenden Überprüfung der Verordnung transeuropäische Energienetze (Zehn-E).

Wie viel kostet grüner Wasserstoff?

Um eine größere Verbreitung zu finden, muss grüner Wasserstoff mehr werden komfortabel.Heute ist es nicht:Es kostet zwischen 2,5 und 5,5 Euro pro Kilo, verglichen mit 2 Euro pro Kilo für die blaue Variante und 1,5 Euro für die graue Variante.Die Werte werden im Bericht ausgewiesen Zukunft des Wasserstoffs der Internationalen Energieagentur (IEA) und basieren auf Stromkosten zwischen 35 und 87 Euro pro Megawattstunde (MWh).Zahlen, die die Fortsetzung widerspiegeln Schwankungen der Rohstoffpreise mit denen Wasserstoff hergestellt wird, ist aufgrund des starken Klimas der Unsicherheit, das durch die ständigen Veränderungen in der geopolitischen und energiepolitischen Lage bedingt ist, sprunghaft angestiegen.

Ein Punkt bleibt jedenfalls fest:Der Preis für erneuerbaren Wasserstoff wird sinken, wenn die Produktion durch Strom steigt Elektrolyseure und Zugang zu kostengünstige erneuerbare Energie.Das Gemeinschaftsziel ist es, bis 2030 1,8 Euro pro Kilogramm zu erreichen.In der Lage sein, das zu kalibrieren Investitionen privater Einrichtungen wird daher eine Priorität sein.In diesem Sinne engagieren sich die 190 CEOs ebenso vieler weltbekannter Unternehmen, die Teil der sindInternationaler Wasserstoffrat und die vielen Vertreter von Institutionen, Branchen und Zivilgesellschaften, die sich dem anschließenEuropäische Allianz für sauberen Wasserstoff (Clean Hydrogen Alliance), die am selben Tag wie die Strategie zur Umsetzung ihrer Ziele ins Leben gerufen wurde.

In der Europäischen Union arbeiten heute rund 280 Unternehmen, davon 60 Prozent kleine und mittlere Unternehmen, an der Produktion und Lieferung von Elektrolyseuren, mehr als 1 Gigawatt (GW) sind in der Pipeline.Die gesamte europäische Produktionskapazität beträgt derzeit weniger als 1 GW pro Jahr.Der Wille der europäischen Industrie besteht darin, etwas zu erreichen 40 GW Elektrolyseure bis 2030 in Europa und ebenso viele in den Exportgebieten der EU.Um ein praktisches Beispiel zu nennen: Mit 1 MW Elektrolyse werden in 24 Stunden 400 kg grüner Wasserstoff hergestellt und mit einem kg Wasserstoff kann ein Auto 100 km weit fahren.

Eine interne Studie der europäischen Exekutive, Wasserstofferzeugung in Europa:Überblick über Kosten und Hauptvorteile, erklärt, dass bis 2030 der Bau von Elektrolyseuren aufgefangen werden müsse zwischen 24 und 42 Milliarden Euro.Diese müssen mit weiteren 220-340 Milliarden Euro an 80-120 GW Produktionskapazität aus Wind und Solar-Photovoltaik angeschlossen werden. 11 Milliarden Sie werden für die Nachrüstung, ein Fachbegriff für Anpassung, von Anlagen mit Kohlenstoffabscheidungs- und -speichersystemen verwendet.Andere 65 Milliarden Sie sind für den Transport, die Verteilung und die Lagerung des Trägers bestimmt.Die Installation von 400 neuen Tankstellen im Vergleich zu den heute etwa 100 bestehenden könnte Ressourcen in unterschiedlichen Größenordnungen erfordern 850 und 1.000 Millionen Euro.

Wie man die Nachfrage nach Wasserstoff ankurbelt

Die Europäische Kommission möchte die Steigerung des Angebots an erneuerbarem und kohlenstoffarmem Wasserstoff mit einer Erhöhung der Nachfrage einhergehen Anfrage.Dies erfordert eine breite Verfügbarkeit von Rohstoffen gemäß dem Aktionsplan für kritische Rohstoffe (Aktionsplan für Rohstoffe), die Europas Abhängigkeit von Drittländern verringern und sein Angebot diversifizieren will.Und es wird die Umsetzung des neuen Aktionsplans für die Kreislaufwirtschaft erfordern (Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft), um ein stärker kreislauforientiertes Wirtschaftsmodell zu fördern, das die Umwelt und die menschliche Gesundheit respektiert.

Sie werden daher notwendig sein Unterstützungsrichtlinien.Die Exekutive erwägt verschiedene Optionen, darunter die Einführung von Mindestquoten von erneuerbarem Wasserstoff (einschließlich kohlenstoffarmem) oder seinen Derivaten in bestimmten Sektoren.Oder die Einführung einer Schwelle oder einer solchen gemeinsamer Standard auf Kohlenstoffemissionen, um die Produktion von Wasserstoff mit geringen oder keinen Auswirkungen auf die Umwelt zu fördern.

Ein unterstützender politischer Rahmen wird darin fruchtbaren Boden finden Europäische Richtlinie zu erneuerbaren Energien und imEmissionshandelssystem, das Emissionshandelssystem der Union.Dazu kommen die Klimazielplan 2030, der Plan zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 55 Prozent im Vergleich zum vorindustriellen Niveau und die Industriepolitik, die Handlung der Industriestrategie.Zur Unterstützung stehen die Finanzinstrumente bereit EU der nächsten Generation.

Insgesamt zielt diese komplexe Regelungsstruktur darauf ab, die Technologiereife der einzelnen Mitgliedstaaten unter Berücksichtigung der Art des erzeugten Wasserstoffs differenziert zu fördern.Ohne die Garantie zu vergessen die Interoperabilität der Märkte von reinem Wasserstoff, für den möglicherweise grenzüberschreitende Betriebsvorschriften oder gemeinsame Qualitätsstandards hinsichtlich Reinheit oder Grenzwerten für Schadstoffe erforderlich sind.

Herkunftsnachweis für erneuerbaren Wasserstoff

Im Juni 2020 hat die Europäische Union ein Programm für eingeführt Zertifizierung und die Herkunftsgarantie von Wasserstoff mit erneuerbarer Energie produziert.DER'Bekanntmachung des Europäischen Energiekommissars Kadri Simson, während der digitalen Veranstaltung der „Central and Eastern Europe Hydrogen Conference“ am 12. Februar letzten Jahres, bestätigt die bisher eingegangenen Verpflichtungen.Einige der Maßnahmen werden auch im Juni erwartet Passend für 55, einem Paket, mit dem Europa die Treibhausgasemissionen bis 2030 um 55 Prozent reduzieren will, gehört zu den Säulen von Europäischer Green Deal.

Wasserstoff im Pnrr

Fast alle Mitgliedstaaten haben Wasserstoff in ihr System aufgenommen Nationaler Energie- und Klimaplan (Pniec), mit denen sie Energieeffizienzziele festlegen, erneuerbare Quellen und Reduzierung der Kohlendioxidemissionen.In diesem Sinne ist der Austausch von Ideen auf der Plattform hilfreich HyNet Entwickelt von der Generaldirektion Energie der europäischen Exekutive.

Im Nationaler Aufbau- und Resilienzplan (Pnrr) Wasserstoff wird als Schlüsselelement zur Dekarbonisierung von Sektoren angesehen, die sich nur schwer reduzieren lassen, also Sektoren, die sich durch eine hohe Energieintensität und keine skalierbaren Elektrifizierungsoptionen auszeichnen.Dazu gehören die Grundchemiesektoren wie Ammoniak und Methanol sowie die Ölraffination, Stahl und Glas.Insbesondere fällt Wasserstoff unter die Kategorie Mission 2, Komponente 2 M2C2 – Erneuerbare Energien, Wasserstoff, Netz und nachhaltige Mobilität, für die die Regierung insgesamt 59,46 Milliarden Euro bereitgestellt hat.Konkret sollen die höchsten Mittel den Einsatz von Wasserstoff in Sektoren fördern schwer zu lindern (2 Milliarden Euro), zur Herstellung von Wasserstoff in verlassene Industriegebiete (500 Millionen) und das Experimentieren mit Wasserstoff für die Schienenverkehr (300 Millionen).

110 Millionen der erwarteten 160 Millionen für Investitionen in die Wasserstoffforschung und -entwicklung wurden im Sommer 2022 vom Ministerium für ökologischen Wandel bereitgestellt Operativer Forschungsplan (Por).Der Plan wird von der ENEA entwickelt, die in Zusammenarbeit mit der CNR und der RSE Anspruch auf den Hauptanteil der Mittel (75 Millionen) hat, und wird sich auf die gesamte Wertschöpfungskette des Luftfahrtunternehmens konzentrieren:Produktion, Lagerung, Vertrieb und Endverwendung, denen eine unterschiedliche Menge an Ressourcen zugewiesen wird.Bis 2025 werden die erwarteten Ergebnisse zu Forschungsaktivitäten im Zusammenhang mit der Produktion von Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen und Netzstrom zur Reduzierung des Ausstoßes klimaschädlicher Gase an die italienische Industrie übertragen, um den grünen Wandel des Landes voranzutreiben.

Für 14 Nationen ist Wasserstoff eine Lösung für alternative Infrastrukturen.26 unterzeichneten das politische Dokument Wasserstoffinitiative, während des informellen Treffens der Energieminister, das bereits im September 2018 in Linz, Österreich, stattfand.

Von 2021 bis 2027 können sie von den bereitgestellten Ressourcen profitierenEuropäischer Fonds für regionale Entwicklung und die Kohäsionsfonds, die den Technologietransfer, öffentlich-private Partnerschaften und Pilotprojekte zur Entwicklung innovativer Lösungen im Bereich erneuerbarer Energien und kohlenstoffarmem Wasserstoff fördern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wasserstoff a tolle Gelegenheit die Gesundheit der Europäischen Union wiederherzustellen und Allianzen zur Diversifizierung und Sicherung der Energieversorgung zu schmieden.Mögliche Partner sind z.B Australien, Kanada, Norwegen, Südkorea und vor allem Nordafrika aufgrund seiner geografischen Nähe und seines großen Potenzials im Hinblick auf das Wachstum erneuerbarer Technologien.Ohne die Innovation zu vergessen, die in gefördert wird Japan oder im Vereinigte Staaten, Zum Beispiel.Da Wasserstoff ein im Entstehen begriffener Markt ist, wird die Kommission ein System für Wasserstofftransaktionen in Euro entwickeln und so dazu beitragen, die Rolle der Währung im nachhaltigen Energiehandel zu festigen.