Herstellung

Es gibt eine Handvoll verschiedener Verfahren, um Wasserstoff zu gewinnen. Doch nicht alle Verfahren eignen sich für eine umweltfreundliche Zukunft.

Herstellungsverfahren

Die zwei untenstehenden Verfahren sind wohl zurzeit die relevantesten. Dennoch gibt es einige weitere wie etwa die Produktion auf atomarer Basis, die hier aber nicht weiter genannt werden.

Dampfreformierung

Dieses Verfahren wird seit etlichen Jahrzehnten angewandt, um Wasserstoff für Kühlkreisläufe in Kraftwerken oder der Industrie herzustellen.
Es handelt sich dabei um den wirtschaftlichsten Weg, Wasserstoff zu produzieren. Dass Problem dabei ist, dass die Rohstoffe für die Produktion aus nicht erneuerbaren Quellen stammen. Deshalb spricht man von Kohlenwasserstoffen.

Durch komplexe chemische Vorgänge wird der Rohstoff, meist Erdgas, in seine einzelnen chemischen Elemente zerlegt, übrig bleibt Wasserstoff. Allerdings entsteht beinahe so viel CO2, wie bei der Verbrennung des Rohstoffes.

Elektrolyse

Mittels elektrischen Stroms und reinem Wasser kann ebenfalls Wasserstoff gewonnen werden.

Dieses Verfahren ist allerdings nur sinnvoll, wenn die notwendige elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen stammt. Eine mögliche Quelle ist Wasserkraft, aber auch Sonnen- oder Windenergie sind denkbar.

Technisch gesehen ist das Verfahren recht simpel. Es wird lediglich eine Anode sowie eine Kathode verwendet, an die eine elektrische Spannung angelegt wird. Wird nun die Installation unter Wasser gesetzt, löst sich das Wasser in seine chemischen Bestandteile auf. Der Gasförmige Wasserstoff kann abgeleitet werden.

Für dieses Verfahren wird eine Brennstoffzelle eingesetzt (siehe unten).

Produktionsanlage in der Schweiz

In Niedergösgen steht seit Ende 2019 eine in der Schweiz bisher einzigartige Anlage zur Wasserstoff Produktion mittels Elektrolyse.
Die Anlage ist seit Ende Januar 2020 betriebsbereit und soll bis zu 300 Tonnen Wasserstoff produzieren. Die notwendige elektrische Energie stammt aus dem nur wenige Meter entfernten Wasserkraftwerk.

Wir bekamen die Möglichkeit, uns vor Ort ein Bild der Anlage zu machen. Es ist eindrücklich zu sehen, wie auf sehr geringem Raum ein umweltfreundlicher Treibstoff gewonnen wird. Wir sind gespannt, wann weitere solcher Anlagen in der Schweiz folgen werden.

Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist das Kernelement einer jeden Wasserstoff Anlage. Mit ihr wird einerseits Wasserstoff mittels Elektrolyse produziert. Andererseits wird sie auch in Fahrzeugen eingesetzt, um aus dem Wasserstoff wieder elektrische Energie zu gewinnen um das Fahrzeug anzutreiben.

Ein entscheidender Vorteil ist der hohe Wirkungsgrad. Brennstoffzellen arbeiten im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben beinahe Verlustfrei. Die Technologie ist momentan sehr teuer in der Produktion und Anschaffung. Dies ist somit der beinahe einzige Nachteil. Als Abfallprodukt entsteht lediglich Wärme und Wasserdampf.

Lagerung

Vor der eigentlichen Lagerung wird der produzierte Wasserstoff gereinigt und komprimiert. Nur unter hohem Druck ist es möglich, ihn relativ kompakt in Druckbehältern zu Lagern.

Eine grosse Herausforderung stellt die effiziente Lagerung dar. Wasserstoff ist das flüchtigste Element im Periodensystem. Deshalb ist es enorm schwierig, einen Behälter zu konzipieren, aus dem das Element möglichst langsam austritt.

Zurzeit werden vor allem Druckbehälter aus Kohlenfaserlaminaten eingesetzt. Diese können gestapelt in herkömmlichen Frachtcontainern verstaut werden. In der Nähe einer Produktionsanlage werden diese befüllt und anschliessen an eine entsprechende Tankstelle gefahren. Dort können anschliessend Fahrzeuge getankt werden.

Lagerung in Fahrzeugen

Die Besonderheit ist, dass es nicht länger dauert, ein Wasserstoff Fahrzeug zu betanken, als ein herkömmliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Ganz im Gegensatz zu den Elektrofahrzeugen, die stundenlang am Stromnetz hängen. Im Fahrzeug wird der Wasserstoff in speziell ausgelegten Druckbehältern gehalten.