Wasserstoff auf der Achema Das Molekül der Möglichkeiten: Warum Wasserstoff auf der Achema eine Hauptrolle spielt

Von Dominik Stephan

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Die Chemie ist im Wasserstoff-Fieber – kein Wunder, dass das leichte Gas auch auf der Achema die Fantasie beflügelt. Das geheimnisvolle grüne Molekül der endlosen Möglichkeiten spielt auf der Leitmesse der Chemie eine entscheidende Rolle, meint zumindest die Dechema.

Das Molekül der grünen Träume: Ohne Wasserstoff wird die Defossilierung der Chemie nicht gelingen.
Das Molekül der grünen Träume: Ohne Wasserstoff wird die Defossilierung der Chemie nicht gelingen.
(Bild: © PhotoGranary - stock.adobe.com; Achema; [M]VCG )

Das Potenzial ist grenzenlos: Wasserstoff kann helfen Strom zu speichern und Energie zu transportieren. Er verbrennt ohne CO2-Emissionen zu Wasserdampf und kann in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung genutzt werden. Darüber hinaus kann das leichteste Element des Periodensystems zu Grundstoffen wie etwa Ammoniak, Ethylen und Propylen weiter reagieren oder in Stahl- und Zementwerken die Abhängigkeit von der Kohle durchbrechen helfen.

In der Theorie ist dem Wunderstoff der Defossilierung wirklich nichts zu schwer – und trotzdem lässt der große Durchbruch trotz nationaler Wasserstoffstrategien auf sich warten. „Wasserstoff ist aktuell noch keine frei verfügbare Commodity, sondern wird bei Bedarf lokal erzeugt. In der Regel aus fossilen Quellen, z. B. über die Dampfreformierung“, erklärt Dr. Florian Ausfelder, Themensprecher für Energie und Klima bei der Dechema.

Auch die deutsche Energie-Agentur DENA geht davon aus, dass derzeit rund 95 Prozent des in Deutschland erzeugten Wasserstoffs aus Erdgas stammen. Sehr klimafreundlich ist das nicht: Während die Elektrolyse mittels emissionsneutral erzeugten Stroms tatsächlich sogenanntes „grünes“ Gas generiert (also solches, dass keine klimaschädliche Wirkung hat), entstehen beim „grauen“ Wasserstoff aus dem Dampfreformer pro Tonne des leichten Gases rund 10 Tonnen CO2 mit.

Klar, dass damit die schöne neue Welt der emissionsneutralen Wasserstoffwirtschaft nicht zu schaffen sein wird. Es braucht neue Anlagen, Verfahren und Spielregeln, damit das Gas sein ganzes Potenzial ausspielen kann.

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Die Chemie stimmt auf der Achema

Das kann die Chemie nicht kalt lassen – kaum eine andere Branche setzt vergleichbare Hoffnungen in Wasserstoff wie die Meister der Moleküle und Reaktionen. Von der grünen Ammoniaksynthese bis zur Schornsteinchemie spielt das Gas in nahezu jeder Defossilierungsvision eine Hauptrolle. Kein Wunder, dass auch die Achema im Wasserstoff-Fieber ist: „Die Messe kann zum einen den Stand der Technologien aufzeigen und zum anderen als eine Plattform für die notwendigen Diskussionen in der Branche dienen und Anstöße darüber hinaus geben“, ist Ausfelder überzeugt.

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Ins gleiche Horn stößt Dr. Björn Mathes, Geschäftsführer der Dechema Ausstellungs GmbH: „Die Produktion, Distribution und Lagerung von grünem Wasserstoff in der benötigten Menge benötigen einen neuen Ansatz der Zusammenarbeit und Kooperation aber auch neue Technologien. Diese finden sich auf der Achema. Wasserstoff ist hier kein neues Thema, es wird jedoch deutlich relevanter und: eine Wasserstoffzukunft wird es ohne die chemische Prozessindustrie und deren Apparate- und Anlagenbauer nicht geben.“

Wasserstoff-Messe Achema?

Die jeweiligen Innovationen und Projekte rund um Wasserstoff sind über das gesamte Ausstellungsgelände verteilt. Wasserstoffsensorsysteme finden sich in Halle 11, Anbieter von Elektrolyseuren in Halle 9.1, Pumpen und Ventile für Wasserstoffanwendungen in den Hallen 8 und 9 oder Industriekollaborationen rund um Wasserstoffökonomie der Zukunft in der Innovationshalle 6.0.

All diejenigen, die Wasserstoff produzieren, bewegen oder lagern wollen, finden auf der Achema die passenden Technologien, Projektpartner und Zulieferer. Dazu kommt das hochkarätig besetzte Kongressprogramm, das die ganze Woche Einblicke, Best Practices sowie Forschungsergebnisse rund um Wasserstoff bietet, mit dem Thementag zur Wasserstoffwirtschaft samt passender Highlight-Session am Montag (22. August 2022).

Eine Technologie, ohne die es dabei nicht geht, ist die Elektrolyse, also die Spaltung des Wassers in seine Bausteine Wasserstoff und Sauerstoff mittels elektrischen Stroms. Auch dieses Verfahren ist prinzipiell ein alter Hut aus der Frühzeit der Elektrochemie, kommt aber in durchaus unterschiedlicher Gestalt, etwa als PEM, Hochtemperatur- oder alkalische Elektrolyse. Die Dimensionen sind jedoch meist bescheiden: So soll selbst der groß angekündigte weltgrößte PEM-Elektrolyseur, den Gaseriese Linde in Leuna baut, „nur“ etwa zehn Tonnen Gas pro Tag bereitstellen. Allerdings: Sehr viel mehr Wasserstoff produziert der gesamte Linde-Konzern heute nicht mit allen Anlagen weltweit.

Wasserstoff bleibt eine Frage der Energie

„Die Wasserelektrolyse ist ein Oberflächenprozess, und die spezifischen Kosten für die Erzeugung von Wasserstoff sinken nicht in dem gleichen Maße wie für die konventionellen Volumenprozesse,“ gibt Ausfelder zu bedenken. Doch das ist nur ein, noch dazu vergleichsweise kleines Problem: Die „ausreichende Versorgung mit erneuerbaren Energien über das reine Stromsystem hinaus, d.h. den zusätzlichen Strom, der für die Wasserstofferzeugung und Elektrifizierung von Prozessen notwendig ist, ist in den aktuellen Ausbauzielen nicht berücksichtigt“, erklärt der Dechema-Spezialist.

Und selbst wenn Strom und Gas in ausreichender Menge verfügbar sind, müssen die entsprechenden Industrieprozesse auf neue Energieträger und Feedstocks umgestellt werden – was eine entsprechende Planungs- und Versorgungssicherheit voraussetzt. Es ist das alte Problem von Henne und Ei, von grünem Gas und H2-bereiten Abnehmerbranchen.

Elektrolyse, Power-to-X und Brennstoffzelle: Das sind die Top-Themen beim Wasserstoff
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Und dann? Selbstverständlich braucht Wasserstoff auch eine gewisse Infrastruktur: Es braucht Gasspeicher, Verteilernetze und Transportmöglichkeiten genauso wie Grünstrom, Elektrolyseure und „grüne“ Verfahren. Mittendrin in diesen Netzwerken der Zukunft: Die Chemiecluster und Verbundstandorte.

Die H2-Zukunft im Chemiepark

Immerhin haben die Industrieparks zum Teil über ein Jahrhundert Erfahrung mit der Erzeugung, Verteilung und Nutzung von Wasserstoff und Co. Doch das allein wird nicht reichen, ist Florian Ausfelder überzeugt: „Die Infrastruktur ist für die kommenden Aufgaben nicht ausreichend. Es müssen daher schnell die Transportpipelines im Sinne eines European H2-Backbones installiert und die Chemiestandorte (genauso wie Stahl und Raffinieren) angeschlossen werden, um die logistische Grundlage für die industrielle Transformation zu legen.“

Die nötigen Pipelinetrassen würde der Chemieexperte am liebsten entlang der bestehenden Gasleitungen führen, um Genehmigung und Bau abzukürzen. Auch die Dechema ist hier im Rahmen des TransHyDE-Projekts aktiv und steht im Austausch mit Firmen und Instituten – etwa über Standortanalysen oder Projekte wie Trans4reaL, bei denen der Verband Reallabore der Energiewende aktiv begleitet.

Alles so schön grün hier: Hätte man vor zehn Jahren erzählt, dass die Achemas der Zukunft der Kreislaufwirtschaft und regenerativen Wasserstoffprozessen eine Heimat bieten, das Erstaunen wäre groß gewesen. Fragt man Dr. Ausfelder, glaubt der Dechema-Experte nicht an eine Trendumkehr: „Wasserstoff wird an Bedeutung zunehmen – dies wird sich auch auf der Achema zeigen“, ist der Klimaspezialist überzeugt. „Er wird von Forschung- und Entwicklungsperspektiven zunehmend in das Standardtechnologieportfolio übergehen.“

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