Wasserstoff: ein Energieträger für die Zukunft

Der Bedarf an erneuerbaren Energiequellen ist so groß wie noch nie. Unsere Gesellschaft braucht ein nachhaltiges System, um fossile Brennstoffe mit ihren CO2-Emissionen langfristig zu ersetzen. Deutschland schafft mit der Nationalen Wasserstoffstrategie einen einheitlichen Handlungsrahmen für die künftige Erzeugung, den Transport, die Nutzung und Weiterverwendung von Wasserstoff und damit für entsprechende Innovationen und Investitionen. Wasserstoff gilt als das Schlüsselelement, um fossile Brennstoffe langfristig zu ersetzen.

Das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum ist sauber und leicht verfügbar. Hergestellt unter der Verwendung von erneuerbaren Energien, gewinnt sogenannter Grüner Wasserstoff, als potenziell CO2-freier Rohstoff, weltweit an Bedeutung. Ob als Rohstoff für die Industrie, als Treibstoff für Brennstoffzellen oder als synthetischer Energieträger – die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: So schätzt die globale Unternehmensinitiative Hydrogen Council, dass der Anteil von klimaneutral produziertem Wasserstoff am Endenergiebedarf von aktuell 2 Prozent auf 18 Prozent im Jahr 2025 steigen wird.

Wer viel emittiert, kann viel bewirken

Wir bei thyssenkrupp haben im Jahr 2019 23 Millionen Tonnen CO2 ausgestoßen. Das sind fast drei Prozent aller deutschen Treibhausgasemissionen. Mehr als Berlin im gleichen Zeitraum verursacht hat. Doch wer viel emittiert, kann auch viel bewirken. Deswegen bekennen wir uns zum Pariser Klimaschutzabkommen von 2015: Bis 2030 wollen wir unsere Emissionen um 30 % reduzieren und bis 2050 komplett klimaneutral sein.

Das Potenzial von Wasserstoff spielt auch bei thyssenkrupp eine wichtige Rolle. Wir sind in der außergewöhnlichen Situation zugleich Konsument und Produzent von Grünem Wasserstoff zu sein.

Zum einen leisten wir einen zentralen Beitrag zum Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft. Dazu nutzen wir unsere Kernkompetenz im Bereich der alkalischen Wasserelektrolyse und entwickeln klimaneutrale Versorgungskonzepte für industrielle Anwendungen. Insgesamt haben wir bereits zehn Gigawatt installierte Leistung in der chemischen Industrie realisiert.

Zum anderen schaffen wir die Voraussetzungen für eine klimaneutrale Stahlproduktion: thyssenkrupp hat sich zum Ziel gesetzt, die eigene Stahlproduktion mithilfe von Wasserstoff grundlegend zu transformieren und bis 2050 nur noch klimaneutralen Stahl herzustellen.

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Wer viel emittiert, kann viel bewirken

Wir bei thyssenkrupp haben im Jahr 2019 23 Millionen Tonnen CO2 ausgestoßen. Das sind fast drei Prozent aller deutschen Treibhausgasemissionen. Mehr als Berlin im gleichen Zeitraum verursacht hat. Doch wer viel emittiert, kann auch viel bewirken. Deswegen bekennen wir uns zum Pariser Klimaschutzabkommen von 2015: Bis 2030 wollen wir unsere Emissionen um 30 % reduzieren und bis 2050 komplett klimaneutral sein.

Das Potenzial von Wasserstoff spielt auch bei thyssenkrupp eine wichtige Rolle. Wir sind in der außergewöhnlichen Situation zugleich Konsument und Produzent von Grünem Wasserstoff zu sein.

Zum einen leisten wir einen zentralen Beitrag zum Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft. Dazu nutzen wir unsere Kernkompetenz im Bereich der alkalischen Wasserelektrolyse und entwickeln klimaneutrale Versorgungskonzepte für industrielle Anwendungen. Insgesamt haben wir bereits zehn Gigawatt installierte Leistung in der chemischen Industrie realisiert.

Zum anderen schaffen wir die Voraussetzungen für eine klimaneutrale Stahlproduktion: thyssenkrupp hat sich zum Ziel gesetzt, die eigene Stahlproduktion mithilfe von Wasserstoff grundlegend zu transformieren und bis 2050 nur noch klimaneutralen Stahl herzustellen.

Dr. Klaus Keysberg
Dr. Klaus Keysberg
„Für thyssenkrupp ist Wasserstoff die Schlüsseltechnologie, um unsere Industrie zukunftsfähig und nachhaltig aufzustellen.“

Dr. Klaus Keysberg

Finanzvorstand bei thyssenkrupp in einem Interview zur Zukunft von Wasserstoff

Wasserstoff

Vorkommen

Als häufigstes Element im Universum lässt sich Wasserstoff aus den unterschiedlichsten Stoffen gewinnen. Da die Erde zu etwa zwei Drittel mit Wasser bedeckt ist, kann Wasserstoff in großen Mengen verfügbar gemacht werden und hat somit das Potenzial, die Energieversorgung zukünftiger Generationen zu sichern.

Wasserstoff

Emissionen

Wird Wasserstoff durch die Elektrolyse gewonnen, entsteht dabei kein Kohlendioxid. Werden in dem Prozess zur Gewinnung von Wasserstoff zusätzlich erneuerbare Energien eingesetzt, ist der gesamte Prozess emissionsfrei. Das macht Grünen Wasserstoff zu einem umweltfreundlichen Energieträger.

Wasserstoff

Transport

Als Energieträger lässt sich Wasserstoff relativ leicht transportieren. Ähnlich wie Erdgas kann Wasserstoff unter hohem Druck oder in flüssiger Form gespeichert werden und in Tanks oder über Pipelines transportiert werden. Andere Speicherungsmöglichkeiten befinden sich noch in der Entwicklung.

Wie wir Grünen Wasserstoff gewinnen – Die Wasserelektrolyse

Wasserstoff, erzeugt mit Strom aus erneuerbaren Energien mittels Elektrolyse, ist für eine erfolgreiche Energiewende und das Erreichen der internationalen Klimaziele unverzichtbar. Wasserstoff dient dabei nicht nur als Energieträger und Treibstoff, sondern auch als CO2-neutraler Rohstoff für die Produktion Grüner Chemikalien, wie Ammoniak und Methanol, die wiederum auch als Energieträger und -speicher eingesetzt werden können.

"Die Wasserelektrolyse ist die Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Industriesektors, da sie bisher die einzige skalierte Technologie zur Produktion Grünen Wasserstoffs ist. Grüne Rohstoffe werden nur dann wirtschaftlich rentabel, wenn sie im industriellen Maßstab produziert und angewendet werden, da sich nur so Skalierungseffekte in einer verbesserten Kostenstruktur niederschlagen. thyssenkrupps Wasserelektrolyse bietet die weltweit größten Standardmodule an, die sich einfach bis in den Multimegawatt- und Gigawattbereich zusammenschalten lassen."
Wie wir Grünen Wasserstoff gewinnen – Die Wasserelektrolyse

Dr. Christoph Noeres

Leiter des Bereichs Green Hydrogen bei thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers.

Aktuelle Projekte

Wasserelektrolyse

STEAG und thyssenkrupp Steel

500 MW Wasserelektrolyse, Duisburg, mit STEAG und thyssenkrupp Steel

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carbon2

Hydro-Quebec

88 MW Wasserelektrolyse, Québec/Kanada, für Hydro-Québec

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CF Industries

CF Industries

thyssenkrupp awarded green hydrogen plant by CF Industries

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Wie Wasserstoff hilft, CO2 zu nutzen - Carbon2Chem

Mit unserem Projekt Carbon2Chem® wandeln die Emissionen aus der Stahlherstellung in wertvolle chemische Grundstoffe, wie Ammoniak oder Methanol, um. Im Technikum am Rande des Duisburger Hüttenwerks wird das Verfahren schon heute erfolgreich angewandt.

Wie Wasserstoff hilft, CO2 zu vermeiden – Der Wasserstoffpfad

thyssenkrupp hat im Jahr 2019 weltweit 23 Millionen Tonnen CO2 ausgestoßen. 95 % der Emissionen entstehen dabei in der Stahlproduktion. Und den brauchen wir auch in Zukunft für leichte und bezahlbare Autos, für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft, als Verpackungsmaterial und als Basis für Elektromotoren und Windkraftanlagen. Deswegen ist der Einsatz von Wasserstoff in der Stahlindustrie ein Riesenhebel, um CO2-Emissionen zu reduzieren. Eine Tonne Wasserstoff spart dort 25 Tonnen CO2 ein. Die Dekarbonisierung der Stahlindustrie ist einer der größten Hebel, um die Klimaziele weltweit und in Deutschland zu erreichen.

Der entscheidende nächste Schritt: Direktreduktion – tkH2Steel

Durch die Nutzung von Wasserstoff im Hochofen sind kurzfristig erste Senkungen der CO2-Emissionen möglich. Dennoch ist eine grundsätzliche Umstellung der Stahlproduktion notwendig, um die Stahlindustrie zu dekarbonisieren. Eine entscheidende Veränderung stellt der Aufbau von Direktreduktionsanlagen (DR-Anlagen) dar.

Kontakt

Wasserstoffnews

Wasserelektrolyse Carbon2Chem Der Wasserstoffpfad Kontakt Glossar

Der sogenannte graue Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Bei der Herstellung wird Erdgas unter Hitze in Wasserstoff und CO2 umgewandelt. Das entstandene CO2 wird im Anschluss ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben. Dadurch wird der Treibhauseffekt verstärkt.

Blauer Wasserstoff wird ebenso wie grauer Wasserstoff aus Erdgas gewonnen. Das entstehende CO2 wird jedoch abgeschieden und gespeichert. Damit gelangt das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 nicht in die Atmosphäre. Das macht blauen Wasserstoff bilanziell nahezu CO2-neutral.

Türkiser Wasserstoff wird über die thermische Spaltung von Methan hergestellt. Bei diesem Prozess entsteht anstatt CO2 fester Kohlenstoff.

Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Wird hierbei Strom aus Erneuerbaren Energien eingesetzt gilt der Wasserstoff als grün.

Bei der Gewinnung von rotem Wasserstoff wird für die Elektrolyse Atomstrom genutzt.

Die Elektrolyse ist ein Prozess, bei dem Substanzen mit elektrischem Strom in ihre Bestandteile aufgespalten werden.

Bei einer Wasserelektrolyse wird Wasser mit Hilfe eines elektrischen Stromes in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Wenn der Strom aus Erneuerbaren Energien kommt, kann die Wasserstoffelektrolyse eine Schlüsselkomponente für eine klimaneutrale Industrie sein.

Beschreibt das Verhältnis von Produkt-, Ressourcen- oder Energieertrag (Output) zur zugeführten Energie (Input). Durch verbesserte Prozesse sollen Verluste, die durch Wandlung, Transport und Speicherung von Energie entstehen, minimiert werden.

Energiebilanz bezeichnet den gesamten Aufwand zur Herstellung, zum Betrieb und zur Weiterverwertung, Entsorgung oder Recycling, von Produkten. Dabei wird zum einen auf den Energieverbrauch bei der Produktion geachtet und zum anderen auf die notwendigen Ressourcen und Energie zur Herstellung und Entsorgung.

Energiespeicher dienen zur Speicherung von verfügbarer, aber zurzeit nicht benötigter Energie. Die Energie wird dabei häufig in andere Energieformen umgewandelt, zum Beispiel in chemische Energie. Im Bedarfsfall kann diese zu einem späteren Zeitpunkt wieder in die gewünschte Form zurückgewandelt werden.

Energiespeicher kommen besonders häufig bei Erneuerbaren Energien zum Einsatz. An besonders sonnigen oder windigen Tagen kann überflüssiger Strom gespeichert werden.

Erneuerbare Energien sind Energiequellen, die sich durch natürliche Prozesse erneuern und damit praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. Zu Erneuerbaren Energie zählen unter anderem Wasserkraft, Sonnenenergie und Windenergie.

Bei der Direktreduktion wird Eisenerz mit Hilfe von Gas reduziert. Eisenerz ist eine Eisen-Sauerstoff-verbindung, also ein Eisenoxid. Bei der Reduktion wird dem Eisenoxid der Sauerstoff entzogen. Das feste Produkt, das bei der Direktreduktion entsteht, wird auch „Eisenschwamm“ genannt.

Als Klimaneutral werden Prozesse oder Produkte dann bezeichnet, wenn sie keinerlei Einfluss auf den Klimawandel haben. Das bedeutet, dass in ihrer Entstehung nicht mit Treibhausgasemissionen verbunden sind.

Treibhausgase sind für den Klimawandel verantwortlich, weil sie verhindern, dass Wärme von der Erde ins Weltall abstrahlen kann. Zu den Treibhausgasen zählen CO2, aber auch Methan oder Lachgas.

Fossile Energieträger sind in geologischer Vorzeit aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden. Dazu gehören Braunkohle, Steinkohle, Torf, Erdgas und Erdöl.