Die Wasserstoff-Wirtschaft steht im Mittelpunkt eines tiefgreifenden Wandels, der von vielen als essenziell für die Dekarbonisierung verschiedener Industriezweige und als Schlüssel zur Bewältigung globaler Umweltprobleme betrachtet wird. In diesem dynamischen Umfeld kristallisiert sich der "blaue Wasserstoff" als eine bedeutende Übergangslösung heraus. Auch als kohlenstoffarmer Wasserstoff (low carbon Hydrogen) bekannt, spielt der blaue Wasserstoff eine entscheidende Rolle als Brücke zu einer nachhaltigen Energiezukunft, während wir darauf warten, dass grüner Wasserstoff in ausreichender Menge verfügbar wird.
Was ist eigentlich blauer Wasserstoff?
In der Wasserstoff-Farbenlehre werden die unterschiedlichen Wasserstoff-Herstellungsprozesse in verschiedene Kategorien eingeteilt. Obwohl blauer Wasserstoff nicht wirklich blau ist, hat sich im Sprachgebrauch der blaue Wasserstoff als Beschreibung für kohlenstoffarmen Wasserstoff etabliert.
Wie wird blauer Wasserstoff hergestellt?
Der Produktionsprozess von blauem Wasserstoff weist viele Parallelen zum grauen Wasserstoff auf, bis zu einem entscheidenden Punkt. Beide werden durch Steam - Methane-Reforming (Dampfreformierung von Methan) hergestellt, aber der entscheidende Unterschied besteht darin, dass bei der Produktion von blauem Wasserstoff gezielte Maßnahmen ergriffen werden, um das bei der Reaktion freigesetzte Kohlendioxid (CO2) abzuscheiden und zu speichern. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Emissionen im Vergleich zur „konventionellen Methode“ – Herstellung von grauem Wasserstoff.
Die Herstellung von blauem Wasserstoff im prozessualen Ablauf
Ein detaillierter Blick auf die Schritte des Herstellungsprozesses von blauem Wasserstoff gibt Einblicke in die Technologien und Verfahren, die hinter dieser nachhaltigen Energiequelle stehen:
- Dampfreformierung von Methan (Steam Methane Reforming, SMR): Um blauen Wasserstoff herzustellen, startet man mit einem Prozess namens "Dampfreformierung von Methan" oder SMR. Hierbei setzt man Erdgas ein, welches zum größten Teil aus Methan besteht, in einer speziellen Anlage und lässt es an einem Katalysator mit Wasserdampf reagieren. Durch diesen Prozess entsteht eine chemische Reaktion, bei der Methan und Wasserdampf in Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt werden. Wichtig ist zu wissen, dass bei dieser Reaktion nicht nur Wasserstoff entsteht, sondern die Reaktion auch exotherm ist, was bedeutet, dass auch Wärme produziert wird. Dieser Schritt bildet den Beginn des gesamten Herstellungsprozesses von blauem Wasserstoff.
- Abtrennung von Kohlendioxid (Carbon Capture): Um sicherzustellen, dass der Wasserstoff wirklich "blau" wird, gibt es einen wichtigen Schritt namens "Abtrennung von Kohlendioxid" oder auch "Carbon Capture". Hierbei wird das freigesetzte CO2, das sonst in die Luft gelangen könnte, aus dem Gasgemisch entfernt. Das geschieht meistens durch spezielle Flüssigkeiten oder moderne Filtertechnologien, damit unerwünschte Emissionen vermieden werden.
- Kohlendioxidtransport und -speicherung (Carbon Transport and Storage, CCS): Der Schritt des Kohlendioxidtransports und der -speicherung (Carbon Transport and Storage, CCS) im Prozess der blauen Wasserstoffherstellung spielt eine entscheidende Rolle bei der Minimierung der Umweltauswirkungen. Nachdem das Kohlendioxid erfolgreich vom Wasserstoff getrennt wurde, wird es durch geeignete Transportmittel an sorgfältig ausgewählte Lagerstätten oder unterirdische Formationen transportiert und dort sicher gelagert. Dieser Schritt gewährleistet, dass das abgetrennte Kohlendioxid nicht in die Atmosphäre gelangt und somit unerwünschte Emissionen vermieden werden.
Nicht nur aus umwelttechnischer Sicht ist dieser Prozess relevant. Interessanterweise bietet die gespeicherte Kohlendioxidfraktion Möglichkeiten zur Wiederverwendung durch das Konzept des "Carbon Capture and Utilization" (CCU). Diese Nutzung könnte beispielsweise die Herstellung von z.B. synthetischen Kraftstoffen (sogennanten Synfuels) und Kunststoffen einschließen, wodurch die gespeicherte Kohlendioxid-Ressource einen zusätzlichen Wert erhält und in Kreislaufwirtschaftskonzepten integriert werden kann.
- Wasserstoffaufbereitung: Die Phase der Wasserstoffaufbereitung markiert einen weiteren wesentlichen Schritt im umfassenden Prozess der blauen Wasserstoffherstellung. Nach der erfolgreichen Abtrennung von CO2 unterzieht sich der produzierte Wasserstoff einer gründlichen Aufbereitungsphase. Hierbei erfolgt nicht nur die Entfernung von CO2-Rückständen, sondern auch eine detaillierte Reinigung von möglichen anderen Gasen und Verunreinigungen. Dieser Reinigungsprozess gewährleistet, dass der erzeugte Wasserstoff die strengen Qualitätsanforderungen erfüllt und die gewünschte Reinheit für vielfältige industrielle Anwendungen erreicht. Die Sorgfalt in der Wasserstoffaufbereitung ist von entscheidender Bedeutung, um einen effizienten und zuverlässigen Einsatz dieses Energieträgers in verschiedenen Sektoren sicherzustellen.
Blauer Wasserstoff als Schlüssel zur Nachhaltigkeit in der Wasserstoffwirtschaft
Das Endprodukt dieses komplexen Prozesses ist blauer Wasserstoff. Doch der Clou besteht darin, dass durch die Abtrennung und Speicherung des CO2 die damit verbundenen Kohlendioxidemissionen erheblich reduziert werden. Somit stellt blauer Wasserstoff eine essenzielle Übergangslösung auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Wasserstoffwirtschaft dar, während gleichzeitig die Produktion von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen vorangetrieben wird.
Der Produktionsprozess von blauem Wasserstoff vereint etablierte Technologien, insbesondere die Dampfreformierung, mit verschiedenen Methoden zur CO2-Abscheidung (Carbon Capture). Diese Technologien weisen bereits einen hohen Technologie-Reifegrad (Technology Readiness Level, TRL) auf, was bedeutet, dass sie bereits in einem fortgeschrittenen Stadium der Entwicklung und Anwendbarkeit stehen.
Atlas Copco: Technologieführer in der Gasverdichtung für industrielle Wasserstoffproduktion
Atlas Copco, als weltweit führendes Unternehmen im Bereich industrieller Lösungen, nimmt eine Schlüsselrolle in diesem aufstrebenden Sektor ein. Standardisierte Lösungen zur Gasverdichtung werden von dem Unternehmen bereitgestellt, um unter anderem die industrielle Produktion von blauem Wasserstoff in großem Maßstab zu ermöglichen.
Erdgas-Verdichter: Präzision und Effizienz in der Druckvariation
Die Verdichtung von Erdgas auf unterschiedliche Druckniveaus wird durch Atlas Copco mit hoher Präzision und Effizienz realisiert. Das Unternehmen gewährleistet die Erfüllung spezifischer Standortanforderungen durch ein umfassendes Portfolio an innovativen Lösungen, das von kompakten Schraubenverdichtern bis zu leistungsstarken Kolbenverdichtern reicht.
Wasserstoff-Verdichter: Maximale Prozess-Flexibilität durch innovative Lösungen
Die Kompression von Wasserstoff spielt eine bedeutende Rolle im gesamten Herstellungsprozess. Dies ist notwendig, da Wasserstoff entweder in Pipelines eingespeist oder für die Befüllung von Trailern verdichtet werden muss. Atlas Copco bietet eine breite Palette von Lösungen für die Verdichtung von Wasserstoff an, die den verschiedenen Anforderungen an Druck und Volumenstrom gerecht werden.
Die Grundlage bildet das modulare Wasserstoff-Verdichtersystem H2P, das die Möglichkeit bietet, Kompressoren für Wasserstoff modular zu verbinden. Durch die bereits vorhandene Drehzahlregelung des H2P-Verdichters gewährleistet Atlas Copco eine maximale Flexibilität im Produktionsprozess. Dies ermöglicht eine präzise Anpassung an die Anforderungen und stellt sicher, dass die Verdichtung von Wasserstoff effizient und zuverlässig erfolgt.
CO2 Verdichter: Schlüsselkomponente in Carbon Capture Anwendungen
Ein Herzstücke von Carbon Capture Anwendungen sind zweifellos die Verdichter, die unabhängig von der spezifischen Technologie das abgeschiedene CO2 auf den gewünschten Druck bringen. Atlas Copco bietet auch in diesem Bereich eine Vielzahl von Lösungen an. Zum einen können Schraubenverdichter eingesetzt werden, um das CO2 zuverlässig zu verdichten. Sollte für den nachfolgenden Prozess ein höherer Druck erforderlich sein, kommen auch Kolbenverdichter zum Einsatz.
Eine besonders effiziente Lösung besteht darin, eine Kombination aus Schraubenverdichter und Kolbenverdichter für CO2 zu nutzen. Diese innovative Kombination ermöglicht die optimale Nutzung der Vorteile beider Technologien im idealen Betriebspunkt. Das Ergebnis ist eine sichere und zuverlässige Verdichtung, die den Anforderungen in Carbon Capture Anwendungen in höchstem Maße gerecht wird.
Innovative Lösungen ebnen den Weg in eine nachhaltige Wassersoffwirtschaft
Diese innovativen Lösungen von Atlas Copco tragen maßgeblich dazu bei, die Produktion von blauem Wasserstoff auf industrieller Ebene voranzutreiben und dabei eine nachhaltige, emissionsreduzierte Zukunft zu gestalten. Die Kombination aus bewährten Technologien und fortschrittlichen Verdichtungslösungen ist ein Schlüsselaspekt auf dem Weg zu einer effizienten und umweltfreundlichen Wasserstoffproduktion. So manifestiert sich die Vision einer zukünftigen Energieversorgung, die nicht nur den Energiebedarf deckt, sondern auch die drängenden Herausforderungen des Klimawandels angeht. In der Welt des blauen Wasserstoffs und den dazugehörigen Technologien wird deutlich: Die Zukunft der Energiegewinnung ist bereits im Gange.
