Beim Goodwood Festival of Speed im Juli fuhr Rowan Atkinson, den die meisten als Mr. Bean kennen, einen mit Wasserstoff betriebenen Toyota GR Yaris.
Dabei handelte es sich nicht um ein Brennstoffzellenfahrzeug, sondern um ein Spezialauto, in dessen Verbrennungsmotor Wasserstoff direkt eingespritzt wurde.
Es war nicht nur ein Versuch, alternative Kraftstoffe zu fördern, sondern auch die Lebensdauer von Verbrennungsmotoren zu verlängern. Es zeigte sich aber auch, wie sich Wasserstoff in einer Zeit durchsetzt, in der die Elektrifizierung in der Automobilindustrie zur Norm geworden ist.
Da Wasser das einzige Nebenprodukt ist, wird Wasserstoff weithin als wichtiger Vektor beim Übergang zu einer Netto-Null-Wirtschaft angesehen.
„Wasserstoff erfreut sich heute einer beispiellosen Dynamik, angetrieben von Regierungen, die Energie sowohl importieren als auch exportieren, als auch von der Industrie für erneuerbare Energien, Strom- und Gasversorgern, Automobilherstellern, Öl- und Gasunternehmen, großen Technologieunternehmen und Großstädten“, sagt Dr. Fatih Birol, Geschäftsführer Direktor, Internationale Energieagentur, sagte in einem Bericht.
Wasserstoffwirtschaft
Je nachdem, wen Sie fragen, ist Wasserstoff entweder unser Weg zu Netto-Null oder eine von der Industrie für fossile Brennstoffe vorangetriebene Lösung.
Um dies zu verstehen, ist es wichtig, die aktuelle Energielandschaft zu betrachten. Einerseits haben wir Öl, Erdgas und Kohle als molekulare Quellen, andererseits liefern Wind und Sonne Energie über Elektronen oder Elektrizität.
Während die Elektrifizierung derzeit in aller Munde ist, gibt es Branchen mit hohem Energiebedarf, in denen die Elektrifizierung nicht funktioniert.
Für solche Anwendungsfälle sehen Wissenschaftler und Klimatechnik-Enthusiasten Wasserstoff, einen kohlenstofffreien Kraftstoff mit Wasser als einzigem Nebenprodukt, als echte Alternative. Dazu trägt auch bei, dass Wasserstoff nach Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde ist.
Da viele Länder nach Energiesouveränität streben und Europa nach Putins Invasion in der Ukraine seine Abhängigkeit vom russischen Öl verlagert, hat sich Wasserstoff zum Liebling der alternativen Energiebranche entwickelt.
Dies spiegelt sich auch in der Förderung von Wasserstoff wider startups in Europa. Laut Dealroom Europas Wasserstoff startups erhielt 437 Millionen US-Dollar an Fördermitteln, eine Steigerung von 592 Prozent gegenüber 2020.
VC-Investitionen weltweit auch in grüne Wasserstoffproduzenten wuchs von 166 Millionen US-Dollar im Jahr 2020 auf 3 Milliarden US-Dollar im letzten Jahr, ein 17-faches Wachstum in zwei Jahren.
Im Rahmen seiner Netto-Null-Strategie schätzt Europa, dass der Kontinent bis 70 2050 Millionen Tonnen Wasserstoff benötigen wird. Damit sind wir bei der Herausforderung: der Produktion.
Klassifizierung von Wasserstoff
Obwohl Wasserstoff auf der Erde reichlich vorhanden ist, kommt er nicht allein vor. Um Wasserstoff zu gewinnen, müssen wir ihn von anderen Molekülen trennen, was viel Energie erfordert.
Dieses Verfahren wird von Kritikern immer wieder bemängelt und je nach Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff wird es in grünen, grauen und blauen Wasserstoff eingeteilt.
- Grüner Wasserstoff: Die Herstellung erfolgt durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen zur Abtrennung von Sauerstoff und Wasserstoff aus Wasser, auch Elektrolyse genannt.
- Grauer Wasserstoff: Der am häufigsten verfügbare Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, der mithilfe eines Prozesses hergestellt wird, der auf fossilen Brennstoffen basiert.
- Blauer Wasserstoff: Blauer Wasserstoff wird mit dem gleichen Verfahren wie grauer Wasserstoff hergestellt, nutzt jedoch die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, um die dabei entstehenden Emissionen zu sammeln.
Im selben IEA-Bericht fügte Dr. Birol hinzu: „Die Welt sollte sich diese einzigartige Chance nicht entgehen lassen, Wasserstoff zu einem wichtigen Teil unserer sauberen und sicheren Energiezukunft zu machen.“
Die IEA schätzt, dass nur 0.1 Prozent des produzierten Wasserstoffs grüner Wasserstoff ist und blauer Wasserstoff nur ein „kohlenstoffarmer Kraftstoff“ ist, da es schwierig ist, die erzeugten Emissionen vollständig abzufangen.
Einmal hergestellt, kann Wasserstoff entweder als Gas verwendet oder in einen Kraftstoff umgewandelt werden, doch diese Produktionsherausforderung bleibt von größter Bedeutung.
Nordholland: Europas Wasserstoff-Hotspot
Es wäre nicht weit hergeholt, die Region Nordholland als Hotspot für die Wasserstoffentwicklung in den Niederlanden und Europa zu bezeichnen.
Dies steht in direktem Zusammenhang mit dem ehrgeizigen Ziel der niederländischen Regierung, ihre Treibhausgasemissionen (THG) bis 55 um 60 bis 2030 Prozent im Vergleich zu 1990 zu senken.
Das Unternehmen hat sich außerdem das Ziel gesetzt, bis 2050 ein kohlenstoffneutrales Energiesystem zu werden. Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, ist die Verwendung von Wasserstoff bei der Energiewende.
Wasserstoff spielt eine so wichtige Rolle, dass im Mai 2023 die Region Nordholland wurde mit dem Status „European Hydrogen Valley“ ausgezeichnet, einer Auszeichnung für Regionen, die sich um die Entwicklung von Energiesystemen auf Basis von nachhaltigem Wasserstoff bemühen.
Wilmar van Grondelle aus der Stadt Amsterdam sagt, dass die Region eine Wasserstoffwirtschaft mit vielen Wertschöpfungsketten entwickelt und fügt hinzu: „Grüner Wasserstoff wird ein wichtiger neuer Energieträger in unserem zukünftigen nachhaltigen Energiesystem.“
Er erklärt weiter, dass die wichtigsten Wertschöpfungsketten in der Amsterdam oder Nordseekanalgebiet sind nachhaltige Kraftstoffe, nachhaltige Luftfahrt, grüner Stahl und das Ausbalancieren des Energiesystems.
Um dies zu ermöglichen, hat die Region Nordholland mit dem 500-MW-Projekt von HyCC und dem 20-MW-Projekt von Vattenfall bereits mit der lokalen Produktion von grünem Wasserstoff begonnen.
Es gibt auch eine groß angelegte Produktion von nachhaltigem Strom durch Windparks an der Nordsee mit einer geschätzten Produktion von 21 GW im Jahr 2030. Bis 70 soll die Produktion auf 2050 GW ausgeweitet werden.
Zu den weiteren Initiativen gehört das H2A-Importkonsortium im Hafen von Amsterdam mit dem erklärten Ziel, 1 Million Tonnen Wasserstoff in den Hafen von zu importieren Amsterdam.
Darüber hinaus wird Infrastruktur in Form einer nationalen Hochdruck-Wasserstoffinfrastruktur und eines lokalen Niederdruck-Verteilungsleitungsnetzes zu den Industrien in der Region errichtet Amsterdam Industriecluster.
Douke Visserman, Geschäftsentwickler von Wasserstoffanwendungen bei Hygro, nennt dies das frühe Stadium der Einführung, da die Wasserstoff-Wertschöpfungskette kontinuierlich wächst.
Er sagt das Amsterdam Region ist bereits home auf vier Wasserstofftankstellen und die niederländische Regierung hat zugestimmt, bis 50 landesweit 2025 Wasserstofftankstellen in Betrieb zu haben.
Hygro, das erhielt einen Zuschuss von 11.8 Millionen Euro Um im April dieses Jahres die nachhaltige Wasserstoffproduktion zu beschleunigen, plant das Unternehmen, „zu diesem Ziel beizutragen, indem es bis 5 weitere fünf Wasserstofftankstellen in Nordholland eröffnet“.
Ausgleichende Energiewende
Während Elektrifizierung zum Schlagwort unter Autoherstellern geworden ist, ist die Realität, dass Elektrifizierung allein nicht dazu beitragen wird, den COXNUMX-Ausstoß zu senken.
Es besteht die Notwendigkeit, andere grüne Kraftstoffe zu bewerten und insbesondere nach Möglichkeiten zu suchen, die Einschränkungen der Wind- und Solarenergie zu ergänzen.
Stadt von AmsterdamLaut Van Grondelle ist die Wasserstoffproduktion für das Gleichgewicht des Energiesystems unerlässlich, da Windkraft nicht immer erzeugt wird.
Er sieht die 70-GW-Windkraft auf See im Jahr 2050 als eine Möglichkeit, die Nordsee in ein zukünftiges Kraftwerk zu verwandeln.
„Das Wind-auf-See-Projekt wird daher an einen Elektrolyseur gekoppelt, in dem Wasserstoff produziert wird“, sagt er.
Wie bereits erwähnt, ist die Elektrolyse der Weg zur Gewinnung von grünem Wasserstoff. Da es sich bei der zugeführten Energie um grüne Energie handelt, entstehen bei diesem Prozess keine Emissionen.
Die niederländische Regierung begnügt sich nicht damit, Windkraft zu nutzen, um die Produktion von grünem Wasserstoff an Land zu unterstützen, sondern prüft auch die Möglichkeit der Wasserstoffproduktion auf See, direkt neben dem Windpark.
Dies ist ein Bereich, in dem Niederländisch startup HYGRO könnte eine enorme Rolle spielen. Visserman sagt das startup ist aufgrund der mit dem Aufbau der Infrastruktur verbundenen Kosten optimistisch, dass Wasserstoff im Übergang zum Primärenergieträger werden wird.
Im Vergleich zur Stromübertragungs- und -verteilungsinfrastruktur sind Wasserstoffpipelines laut Visserman etwa 20-mal günstiger pro kW Anschlusskapazität.
Er fügt hinzu: „Die sozialen Vorteile der Nutzung von Wasserstoff zur Energieverteilung sind erheblich und bieten eine Lösung für die aktuellen Probleme mit der Überlastung des Stromnetzes aufgrund der begrenzten verfügbaren Netzkapazität.“
Van Grondelle stimmt mit Visserman überein und fügt hinzu, dass der Transport und die Speicherung von Wasserstoff effizienter und kostengünstiger als Strom sein werden und dass die direkte Nutzung von Wasserstoff als Energiequelle die Verluste weiter reduzieren wird.
Allerdings ist die Umstellung auf Wasserstoff als Primärenergieträger nicht ohne Herausforderungen.
Herausforderungen und der Weg vor uns
Die größte Herausforderung für die Wasserstoffgleichung ist die Entwicklung von Brennstoffzellen. Bei wasserstoffbetriebenen Personenkraftwagen werden Brennstoffzellen künftig der Standard sein, sind aber noch nicht so langlebig wie Verbrennungsmotoren.
Allerdings bietet ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug im Vergleich zu einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug eine größere Reichweite, kurze Nachfüllzeiten und einen geringeren COXNUMX-Fußabdruck bei der Herstellung.
Visserman sieht darin vorübergehende Herausforderungen und argumentiert, dass das Produktionsvolumen von Wasserstoff-Brennstoffzellen schnell wächst.
Er zitiert eine Prognose von Toyota, dass sie die Kosten für Brennstoffzellen um 50 Prozent senken und trotzdem einen Gewinn erzielen könnten, wenn sie 200,000 Einheiten verkaufen könnten, als Beleg für die rasante Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie.
Die Brennstoffzellentechnologie ist jedoch nicht die einzige Herausforderung. Wir haben gesehen, wie vielversprechende Technologien aufgrund mangelnder Finanzierung ihren Glanz verloren haben.
Im Fall von Wasserstoff besteht durchaus Interesse bei Investoren, aber die Regierungen spielen bei der Finanzierung die größte Rolle.
Van Grondelle bezeichnet die großen Investitionen der EU und der niederländischen Regierung zur Beschleunigung der Wasserstoffwende als einen guten Anfang.
Er sieht jedoch die Notwendigkeit großer Investitionen, um gleiche Wettbewerbsbedingungen für Wasserstoffproduktionsunternehmen und -abnehmer zu schaffen.
„Es ist wichtig, klare Gesetze und Gesetze für Wasserstoffanwendungen zu schaffen“, sagt er und fügt hinzu: „Derzeit bremst das Fehlen dieser Gesetze und Gesetze die Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft.“
Visserman stimmt zu, dass die Produktion, Verteilung und Anwendung von grünem Wasserstoff aufgrund der Notwendigkeit, physische Infrastrukturen aufzubauen, kapitalintensive Investitionen sind.
Allerdings argumentiert er, dass die Wertschöpfungskette vom Wind bis zum Rad erschwinglicher sein wird als Strom und daher in der Lage sein wird, einen gesunden Gewinn zu erwirtschaften, „vorausgesetzt, dass die Vorschriften und Anreize auf die Einführung und Einführung in den kommenden Jahren abgestimmt sind“.
Van Grondelle lenkt unsere Aufmerksamkeit erneut auf mehr als 15 Milliarden Euro, die die niederländische Regierung investiert hat, um die Wasserstoffwirtschaft im Land und in den Niederlanden anzukurbeln rise der Region Nordholland als Wasserstoff-Hotspot mit dem Status „European Hydrogen Valley“.
In diesem Stadium der Wasserstoffentwicklung ist der gesellschaftliche Nutzen bereits in der gesamten Wertschöpfungskette erkennbar und Visserman sagt, einheitliche Regeln und Anreize werden die Einführung und Nutzung von Wasserstoff nur skalieren.
Nicht alle genannten Projekte wurden realisiert, aber eines ist klar: die Niederlande ist voller Aktivitäten, um eine Energiewende zu ermöglichen, bei der Wasserstoff zur primären Energiequelle werden könnte.
Das Land hat den Grundstein gelegt, die Infrastruktur geschaffen und die Wertschöpfungskette vorangetrieben, aber der Erfolg wird von seiner Fähigkeit abhängen, die Dynamik aufrechtzuerhalten.