Wasserstoff-Basics: Wie kann man Wasserstoff herstellen?

Eine interessante Sache: Die Eigenproduktion seiner benötigten Energien würde in jedem Haushalt das Leben der Bewohner um eine hohe Summe bereichern. Keine Sprit-, Heiz- und Stromkosten. Es ergäben sich Summen, die leider fern der Realität angesiedelt sind. Ein Wunschtraum, der aber andere Ziele verfolgt. Nämlich emissionsfreie Produktion und Leistbarkeit der gebrauchten Energie für jedermann. Denn je weiter die weltweite Diskussion zur Eindämmung von CO2 fortschreitet, umso fraglicher wird für den Bürger: Wie lange kann der Individualverkehr in seiner jetzigen Form noch aufrecht erhalten werden?

Gerade deshalb befindet sich die Bedeutung von Wasserstoff in einem rapiden Anstieg – sei es für die Industrie oder auch Private. Und ein Verständnis für den Prozess als solchen sollte heute als Basiswissen gelten. Ist es im Grunde auch. Wir können zumindest auf durchschnittliche Kenntnisse aus der Pflichtschule zurückgreifen. Die Formeln aus der Physik und Chemie werden wir zwar kaum noch parat haben. Aber das müssen wir auch nicht.

Rohstoffe von Wasserstoff

• Alternativ Erdgas, Methan, andere Kohlenwasserstoffe, Biomasse oder Wasser und andere wasserartige Verbindungen.
• Dazu muss Energie hinzugefügt werden. Das kann thermische, chemische, elektrische oder auch solare Energie sein.

Wasserstoff: Die Herstellungsverfahren im Jahr 2019/ 2020

Die unterschiedliche Verwendung von Wasserstoff begründet auch völlig andere Herstellungsverfahren. Teilweise findet die Wasserstofferzeugung schon längst in der Industrie Anwendung aber die gesamten Potenziale sind längst nicht erreicht. Außerdem ist das Interesse sehr abhängig von der jeweiligen Branche. Das bedeutet, dass manche Einsatzmöglichkeiten noch gar nicht erforscht wurden, bei anderen hingegen schon ausgereift und etabliert sind. Wieder andere Bereiche befinden sich in ihren „Kinderschuhen“. Ein allgemeingültiges „Rezept“ kann es daher gar nicht geben.

Gemeinsam ist allen Arten bei der Herstellung von Wasserstoff die Verbindung von einem der genannten Rohstoffe mit einer der angeführten Form von Energie. Das drückt sich in jener Formel am besten aus, welche der Eine oder Andere doch noch aus dem Schulunterricht mitgenommen hat. Zur Erinnerung: Wasserstoff wird dabei als H2 bezeichnet. Hier muss aber niemand ein Hantieren mit unzähligen Kürzeln aus der Physik befürchten – zur Nachvollziehbarkeit genügt etwas Grundverständnis und vor allem Interesse an der Sache. Eine etwaige Wissenserweiterung ist ohne viel Aufwand mit Hilfe des Internets möglich und bringt gewiss mehr als ein Auswendiglernen von Formeln. So findet man online sogar das eine oder andere Demo-Video, etwa am Beispiel der gängigen Resonanz-Elektrolyse.

Jeder Brennstoffzelle liegt ein eigenes Verfahren zugrunde, welche spezifische Vor- und Nachteile mit sich bringt. Zur Erlangung von Marktbeständigkeit steht jedem Innovator dieselbe Chance zur Verfügung. Aus heutiger Sicht ist doch eine gewisse Rentabilität für denjenigen zu erwarten, der seine Forschung ernsthaft vorantreibt. Ob allerdings ein Autobauer hierfür in die Tasche greifen sollte, ist angesichts seines eigentlichen Kerngeschäfts wohl kritisch zu hinterfragen. Zumindest ist das Entwickeln neuer Technologien nicht kurzfristig rentabel.

Heute werden an Verfahren einige als etabliert angesehen, welche in ihrer Bezeichnung leider für den Endanwender nichtssagend klingen. Trotzdem hat jedes Procedere für sich genommen solche Eigenschaften, die auch für ihn interessant oder gar relevant sein könnten. Es handelt sich um folgende Arten:

• Dampfreformierung
• Partielle Oxidation
• Autotherme Reformierung
• Gasaufarbeitung
• Elektrolyse von Wasser
• Biomasse
• Kvaerner-Verfahren
• Thermochemische Verfahren
• Photochemische Herstellung
• Photobiologische Herstellung
• Wasserstofferzeugung auf Basis alternativer Energiequellen

Wer zu den einzelnen Verfahrensarten Näheres wissen möchte, ist selbst als Laie mit der Lektüre von chemie.de ganz gut bedient. Dort erfährt man Hintergründe, die typische Verwendung der jeweiligen Herstellungsweise, deren Schwachstellen und für welche Zwecke überhaupt eine Eignung gegeben ist.

Der aktuelle Entwicklungsstand – Wasserstoff-Herstellung

Wo Deutschland und die Welt heute in etwa stehen, wurde im April 2019 unter Bezugnahme auf den „Energiespeicher“, einem Standardwerk von Professor Michael Sterner von der OTH Regensburg und Ingo Stadler vom IET der Fachhochschule Köln, unter folgendem Link sehr schön aufbereitet. Insbesondere der Stellenwert der Wasserelektrolyse und thermischen Verfahren als Standardprozesse wird dort anschaulich begründet. Auch der Kostenaspekt wird durchleuchtet und der Reformierung aus Erdgas die Stellung als Spitzenreiter zugesprochen. Dieser Prozess befinde sich mit einem Euro pro Kilogramm außerhalb jeder ernsthaften Konkurrenz.

Welches Verfahren setzt sich durch?

Mutmaßungen über diese Frage sind fehl am Platz. Leider orientieren sich manche Analysen an gewünschten Ergebnissen und lassen den Leser ratlos zurück. Zu Beginn des Jahres 2019 widmete sich dieser Frage ebenfalls die fachlich hochkarätig besetzte Redaktion der EUWID Europäischer Wirtschaftsdienst GmbH in Gernsbach mit einem Erklärvideo. Ein kleiner Abgleich mit der tatsächlich eingetretenen Entwicklung lässt sich mit Jahreswechsel 2019/20 bereits durchführen und steht dem hobbymäßigen Prognostiker online zur Verfügung.

Besonders interessant erscheint es, ältere Artikel zur „künftigen Entwicklung“ damit abzugleichen – das Netz ist voll davon. Mit Sicherheit aber können weder die Staaten, noch ihre Hersteller die Augen davor verschließen und diese Technologie vernachlässigen. Immerhin zeigt uns die Fahrzeug-Industrie schon heute, dass und wie es funktionieren kann. Ein Blick nach Japan beschert uns auch die Erkenntnis, demnach neben dem CO2-berüchtigten Individualverkehr auch die Heizmöglichkeiten von Gebäuden revolutionierbar sind und wie es geht.

Schon 2018 trumpfte das Heimatland von Toyota mit der Ansage auf, demnach Wasserstoff die Zukunft sei – dort wie da. Der „Vater des Mirai“, dem Wasserstoff-Auto des Produzenten, ist zumindest zu diesem Zeitpunkt noch wesentlich zuversichtlicher hinsichtlich der künftigen Entwicklung als die deutsche Bundesregierung. Tokio fördert sie mit Milliarden – immer auch ohne Beschränkung auf den Auto-Markt, sondern als zentrales Element der gesamten Energieversorgung im Land. Den Deutschen wird dabei unisono eine gewisse „Durchbruchskultur“ abgesprochen, welche auf diesem Weg als unabdingbar galt.

Und doch: Ein Vergleich mit dem Rest Europas relativiert diese Sichtweise und begründet doch eine gewisse Zuversicht.