Der Energieträger der Zukunft
Schlüsselelement Wasserstoff
Denn Wasserstoff kann klimafreundlich hergestellt werden und verbrennt CO2-frei. Durch die aktuelle geopolitische Lage hat sich der Handlungsbedarf extrem verschärft. Wenn wir unabhängiger von russischem Erdgas werden, Wirtschaft und Haushalte weiterhin sicher und bezahlbar versorgen und gleichzeitig CO2-Emissionen verringern wollen, müssen wir jetzt den Hochlauf von Wasserstoff beschleunigen.
Fest steht: Ohne gasförmige Moleküle wird der künftige Energiebedarf in Deutschland nicht zu decken sein.
Nicht nur Großverbraucher wie Stahl- oder Chemiewerke, sondern vor allem auch viele mittelständische Produktionsunternehmen können ihre Prozesse nicht vollständig auf Strom umstellen. Daher sind sie weiterhin auf gasförmige Energieträger angewiesen.
Die naheliegende Lösung ist Wasserstoff. Durch eine Beimischung von Wasserstoff ins Erdgasnetz kann zudem auch im Wärmemarkt eine CO2-Reduzierung erreicht werden, ohne aufwendige und kostenintensive Umstellung zu verursachen.
Das Gasnetz wird zum Wasserstoff-Netz
Für den Wasserstoff-Transport braucht es eine leistungsfähige, effiziente und sichere Infrastruktur, damit der Energieträger dorthin gelangen kann, wo er gebraucht wird.
Wir sind davon überzeugt, dass unser Fernleitungsnetz genau diese Funktion übernehmen kann: rund 4.400 Kilometer, weit verzweigt im Westen Deutschlands.
Unser Gasfernleitungsnetz ist dabei H₂-ready und ohne größere Anpassungen bereit für die Aufnahme und den Transport von Wasserstoff und anderen grünen Gasen. Mit unserem „Thyssengas-H2-Startnetz“ machen wir den Anfang.
WASSERSTOFF FAQ
Grün, blau, grau – warum hat Wasserstoff unterschiedliche „Farben“?
Wasserstoff selbst ist vollkommen farblos. Die Farbattribute machen die unterschiedlichen Herstellungsverfahren deutlich. Davon hängt ab, wie klimafreundlich der Wasserstoff ist.
Grauer Wasserstoff entsteht durch Dampfreformierung fossiler Brennstoffe wie zum Beispiel Erdgas. Das Erdgas wird dabei in Wasserstoff und CO2 gespalten. Durch das in die Atmosphäre abgegebene CO2 ist grauer Wasserstoff nicht klimaneutral.
Blauer Wasserstoff wird ebenfalls per Dampfreformierung erzeugt. Wenn das CO2 jedoch nicht in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern entweder gespeichert oder in der Industrie weitergenutzt wird, spricht man von bilanziell klimaneutralem blauem Wasserstoff.
Grüner Wasserstoff wird per Elektrolyse hergestellt. Hierbei wird mithilfe von Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Da der Strom nur aus erneuerbaren Energiequellen kommt, wie Windkraft oder Solarenergie, und kein CO2 bei der Erzeugung freigesetzt wird, ist grüner Wasserstoff gänzlich klimaneutral.
Türkiser Wasserstoff entsteht durch die thermische Spaltung von Methan, der sogenannten Methanpyrolyse: Dabei entsteht kein CO2, sondern fester Kohlenstoff. Wenn dieser dauerhaft gebunden wird und die Pyrolyse unter Nutzung erneuerbarer Energien durchgeführt wird, ist auch türkiser Wasserstoff klimaneutral.
Elektrolyse – was ist das eigentlich?
Grüner Wasserstoff wird per Elektrolyse erzeugt. Die sogenannten Elektrolyseure sind Vorrichtungen, die mithilfe von Strom eine Stoffumwandlung herbeiführen. Um Wasserstoff zu gewinnen, findet eine sogenannte Wasserelektrolyse statt, bei der Wasser (H2O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) aufgespalten wird. Dieses Verfahren – die Erzeugung synthetischer Gase mit Hilfe von Strom – nennt man „Power-to-Gas“.
Wasserstoff gilt als das Schlüsselelement für eine erfolgreiche Energiewende, sofern er klimaneutral hergestellt wird. Das funktioniert, indem die Elektrolyseure an Orten platziert werden, wo erneuerbare Energien erzeugt werden – beispielsweise in der Nähe von großen Photovoltaikanlagen oder Windparks. Der mit regenerativen Energien erzeugte Wasserstoff lässt sich dann mit nur geringen Anpassungen über das bestehende Erdgasnetz weitertransportieren und wird so an vielen Orten nutzbar.
Welche Arten der Elektrolyse gibt es?
Zu den Varianten zählen der alkalische Elektrolyseur (AEL), der Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseur (PEM), der Hochtemperatur-Elektrolyseur (HTEL), der Nickel-Eisen-Elektrolyseur und der Zero-Gap Elektrolyseur. Die Unterschiede bestehen vor allem in den verwendeten Elektrolyten, dem Wirkungsgrad, der Betriebstemperatur und dem Aufbau der Elektrolysezelle.
Was ist der Unterschied zwischen Wasserstoff und Erdgas und was bedeutet das für den Transport?
Wasserstoff und Erdgas unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Wasserstoff ist ein Molekül aus zwei Wasserstoffatomen. Erdgas, oder korrekt gesagt Methan, ist ein größeres Molekül und besteht aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen. Wasserstoff enthält wegen seiner geringeren Dichte pro Volumen rund ein Drittel weniger Energie als Erdgas. Weil das Molekül aber gleichzeitig zudem deutlich leichter ist als Methan, kann das Gas schneller durch die Leitung fließen. So lassen sich trotzdem große Mengen Energie transportieren.
Warum stellt Thyssengas bestehende Gasleitungen für den Wasserstofftransport um?
Wasserstoff ist gasförmig und lässt sich genauso wie Erdgas speichern und in Pipelines zu den Verbrauchern transportieren. Thyssengas verfügt über ein weitverzweigtes Netz mit rund 4.400 Pipeline-Kilometern. Für diese Leitungen ist es prinzipiell egal, ob Erdgas, Biogas oder Wasserstoff hindurchfließt.
Die Umstellung bestehender Leitungen für den Transport von Wasserstoff ist aus verschiedenen Gründen von Vorteil gegenüber einem völligen Neubau: Zum einen ist eine Umstellung deutlich schneller zu erreichen – der Aufwand nicht nur in Bezug auf Bauarbeiten, sondern auch auf formelle Dinge wie Genehmigungen, ist viel geringer. Demnach ist die Umstellung unserer Leitungen auch sehr viel wirtschaftlicher, da wir hier mit geringeren Kosten rechnen. Unseren Berechnungen nach kostet eine Netzumstellung nur rund ein Achtel von dem, was für einen Neubau kalkuliert werden müsste. Zudem ist die Umstellung nachhaltiger: Der Eingriff in die Natur ist um ein Vielfaches geringer und die Klimabilanz besser, wenn Leitungen nicht komplett neu gefertigt und verlegt werden müssen.
Welche technischen Voraussetzungen müssen für die Umstellung erfüllt werden?
Da Wasserstoffmoleküle kleiner sind als Methan, können sie sich einfacher durch Dichtmaterialien bewegen. Daher müssen die Bauteile der Pipelines, z. B. Dichtungen an Flanschverbindungen, besonders dicht sein. Zudem hat Wasserstoff die chemische Eigenschaft, dass er sich an Fehlstellen der Rohrleitungen aus Stahl in seine atomare Form aufspalten kann. Dadurch könnte der Wasserstoff in den Stahl eindringen und das Material schädigen.
Für die Umstellung bedeutet das konkret, dass wir unsere Leitungen auf Herz und Nieren prüfen, ob sie geeignet für den Wasserstofftransport sind und falls nicht, an welchen Stellen wir tätig werden müssen, um sie wasserstofftauglich zu machen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Grundsätzlich aber gilt: Technisch ist die Umstellung unserer Gasleitungen für den Transport von Wasserstoff ohne weiteres möglich.
Wie sicher ist der Transport von Wasserstoff durch Erdgasleitungen?
Das Thema Sicherheit hat bei der Umstellung unserer Pipelines und beim Transport ganz klar oberste Priorität. Für Wasserstoffleitungen müssen die gleichen Sicherheitsstandards gelten wie bei Erdgasleitungen.
Jede Leitung wird vorab von einem Sachverständigen auf ihre Wasserstofftauglichkeit geprüft. Dabei werden konkrete Maßnahmen für die Umstellung festgehalten – z. B. Messungen des Druckverlaufs oder konkrete Wartungsintervalle –, die vor Inbetriebnahme gutachterlich überprüft werden. Wir halten uns dabei selbstverständlich an die gültigen Regelwerke wie das Energiewirtschaftsgesetz und die Verordnung über Gashochdruckleitungen.
Übrigens: Die Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff ist für Thyssengas auch nicht die erste, die es zu meistern gilt. Im Laufe unserer mehr als 100-jährigen Unternehmensgeschichte haben sich die Energieträger immer wieder verändert: von Kokereigas über Erdgas hin zu Biogas – und zukünftig Wasserstoff.