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Industrie, Mobilität und Energieanlagen benötigen unterschiedliche Wasserstoffqualitäten – Studie zeigt zentrale Fragen auf

Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff. Der Reinheitsgrad spielt eine entscheidende Rolle für die Anwendung des klimafreundlichen Energieträgers. Wer braucht welchen Reinheitsgrad in welcher Menge? Das haben die DBI GUT DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, Leipzig, und die Frontier Economics Ltd., London/Melbourne, jetzt in der Kurzstudie „H2-Rein – Wasserstoffqualität in einem gesamtdeutschen Wasserstoffnetz“ im Auftrag der Initiative GET H2 und des DVGW Deutscher Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V., Bonn, untersucht.

Auf Basis einer Metaanalyse existierender Wasserstoffstudien wurde für verschiedene Anwendungssektoren ein Mengengerüst für das Jahr 2045 definiert. Dabei wurde deutlich, dass neben den thermischen Anwendungsbereichen und der Nutzung in Brennstoffzellen auch ein signifikanter Bedarf an Wasserstoff besteht, der als Rohstoff in Produktionsprozessen in der chemischen Industrie, in Raffinerien und für PtX-Produkte eingesetzt wird (siehe Hintergrund zu Wasserstoffqualitäten).

Die Qualitätsanforderungen für thermische Prozesse und für Brennstoffzellen sind in dem DVGW-Arbeitsblatt G 260 „Gasbeschaffenheit” definiert. Für Wasserstoff als Rohstoff in Produktionsprozessen gibt es keine separate Festlegung der Qualität. Dabei ist wichtig: Alle relevanten Nebenkomponenten sind bekannt, und der über Elektrolyse oder andere Prozesse hergestellte Wasserstoff kann mit etablierten Aufbereitungsverfahren wie der Druckwechseladsorption oder in Kombination mit neuartigen, energieeffizienten Membrantechnologien zu Brennstoffzellenqualität aufgereinigt werden.

In der Studie wird darüber hinaus beschrieben, welche Auswirkungen der Transport von Wasserstoff in umgestellten Erdgasleitungen sowie die Speicherung in Salzkavernen auf die Qualität haben kann. Eine Speicherung des Wasserstoffs in Kavernenspeichern erfordert zur Einhaltung der Qualitätsanforderungen eine Reinigung des Wasserstoffs bei der Ausspeicherung. Bei bestehenden Leitungen, die auf den Transport von Wasserstoff umgestellt werden, ist die vorherige Nutzung relevant und hat einen besonderen Einfluss auf die Qualität. Grundlegend kann die Wasserstoffqualität mit etablierten Verfahren an die Vorgaben des Verbrauchers angepasst werden. In umfangreichen Studien hat der DVGW bereits nachgewiesen, dass das bestehende Gasleitungsnetz bestens geeignet ist, Wasserstoff sicher und zuverlässig zu transportieren.

Mit diesen Erkenntnissen gibt die Studie wichtige Hinweise, welche offenen Fragen zum Thema Wasserstoffqualität noch zu klären sind. Beim Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft werden, so erklären Vertreter von DVGW und GET H2, anlässlich der Veröffentlichung Erfahrungen in der Versorgung der Unternehmen mit passenden Wasserstoffqualitäten gesammelt. Daraus kann abgeleitet werden, welcher Weg langfristig der effizienteste und kostengünstigste ist. Dass die vorhandene Infrastruktur mit ihren Anlagen, Leitungen und Speichern dafür eine wertvolle Basis bilden, wird durch die Studie erneut unterstrichen.

Die Studie „H2-Rein – Wasserstoffqualität in einem gesamtdeutschen Wasserstoffnetz“ steht auf der Website der Initiative GET H2 (www.get-h2.de/strategien-studien) und in Kürze auf der Website des DVGW (www.dvgw.de) zur Verfügung.

Hintergrundinfo Wasserstoffqualität

Zwei Wasserstoffqualitäten werden nach DVGW-Arbeitsblatt G 260 unterschieden:

  • Qualität A: 98 % Wasserstoffreinheit, nutzbar für energetische Prozesse in Stahlwerken und Brennanlagen sowie in Produktionsprozessen der chemischen und petrochemischen Industrie, Mindestanforderung für die Einspeisung in das geplante Wasserstoffnetz.
  • Qualität D: 99,97 % Wasserstoffreinheit, notwendig für die Nutzung in Brennstoffzellen, zum Beispiel für Fahrzeuge, in Prozessen der Feinchemie, beispielsweise bei der Herstellung von Wirkstoffen, sowie zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen.

Für 2045 erwarten die Autoren der Studie einen Wasserstoffbedarf in Deutschland von 70 % A-Qualität und 30 % D-Qualität.