Was ist grüner Wasserstoff?

Wasserstoff gilt als einer der wichtigsten Bausteine für eine klimafreundliche Energieversorgung. Er kann Strom aus erneuerbaren Energien speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder nutzbar machen. Doch wie funktioniert das eigentlich? Wie wird grüner Wasserstoff hergestellt? Und wie lässt sich dieser Prozess im Unterricht praxisnah vermitteln?

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff ist das leichteste und häufigste chemische Element im Universum. Er besteht aus nur einem Proton und einem Elektron und bildet die Grundlage vieler natürlicher Prozesse. Auf der Erde kommt Wasserstoff nur selten in reiner Form vor. Stattdessen ist er meist in chemischen Verbindungen gebunden, beispielsweise in Wasser (H₂O) oder in organischen Stoffen wie Erdgas, Erdöl und Biomasse. Um Wasserstoff als Energieträger nutzen zu können, muss er daher zunächst aus diesen Verbindungen gewonnen werden.

Wie wird Wasserstoff gewonnen?

Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff. Abhängig davon, wie er aus chemischen Verbindungen gewonnen wird und welche Energiequellen dabei zum Einsatz kommen, wird er unterschiedlichen Farben zugeordnet. Die Farbbezeichnungen geben Auskunft darüber, wie nachhaltig die Herstellung ist und welche Auswirkungen sie auf das Klima hat.

Die 4 Arten von Wasserstoff

Grauer Wasserstoff

  • Hauptbestandteil Methan (CH₄)
  • Durch Dampfreformierung entstehen H₂ und CO₂
  • Wenig nachhaltig (Emissionen)

Blauer Wasserstoff

  • Gewinnung aus Methan (CH₄) wie Grauer Wasserstoff
  • CO₂ wird in der Erde gespeichert
  • Übergangslösung

Türkiser Wasserstoff

  • Gewinnung aus Methan (CH₄)
  • Methanpyrolyse spaltet Methan in Wasserstoff (H₂) und festen Kohlenstoff (C) auf
  • Klimafreundlicher als grauer Wasserstoff

Grüner Wasserstoff

  • Gewinnung aus Elektrolyse
  • Wasser wird in H₂ und O₂ aufgespalten
  • keine Emissionen

Der heute am häufigsten genutzte Wasserstoff ist sogenannter grauer Wasserstoff. Er wird überwiegend aus Erdgas, dessen Hauptbestandteil Methan (CH₄) ist, gewonnen. Dabei reagiert das Methan bei hohen Temperaturen mit Wasserdampf. Aus dieser sogenannten Dampfreformierung entsteht Wasserstoff (H₂) und Kohlenstoffdioxid (CO₂), das in die Atmosphäre abgegeben wird. Aufgrund dieser Emissionen gilt grauer Wasserstoff daher als wenig nachhaltig.

Blauer Wasserstoff wird wie grauer Wasserstoff gewonnen. Der Unterschied besteht darin, dass das entstehende Kohlenstoffdioxid nicht in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern aufgefangen und tief unter der Erde gespeichert wird. Dadurch fallen deutlich geringere Emissionen an als bei grauem Wasserstoff. Da für die Herstellung jedoch weiterhin fossile Rohstoffe benötigt werden, gilt blauer Wasserstoff lediglich als Übergangslösung.

Auch türkiser Wasserstoff wird aus Methan (CH₄) gewonnen. Anders als bei der Dampfreformierung wird das Methan jedoch ohne Wasserdampf und ohne Sauerstoff bei hohen Temperaturen durch eine Methanpyrolyse direkt in Wasserstoff (H₂) und festen Kohlenstoff (C) aufgespalten. Da dabei kein Kohlenstoffdioxid entsteht, ist das Verfahren klimafreundlicher als die Herstellung von grauem Wasserstoff. Wie nachhaltig türkiser Wasserstoff tatsächlich ist, hängt jedoch davon ab, wie die benötigte Energie bereitgestellt wird und wie der entstehende Kohlenstoff genutzt oder gelagert wird.

Als besonders klimafreundlich gilt grüner Wasserstoff. Er wird durch Elektrolyse gewonnen, bei der Wasser (H₂O) mithilfe von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufgespalten wird. Es entstehen dabei keine Emissionen, deshalb spielt grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle in den Planungen für eine nachhaltige und klimafreundliche Energieversorgung.

Wie funktioniert Wasserstoff als Energiespeicher?

Strom aus Sonne und Wind entsteht nicht immer dann, wenn er gebraucht wird. Wasserstoff löst dieses Problem: Überschüssiger Strom wird per Elektrolyse genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der Wasserstoff speichert die Energie chemisch, lässt sich transportieren und bei Bedarf in der Brennstoffzelle wieder in Strom umwandeln.

Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern ein Energieträger.

Energiequellen wie Sonne oder Wind liefern die Energie. Wasserstoff kann diese Energie aufnehmen, speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder bereitstellen. Dadurch hilft er, Schwankungen bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien auszugleichen.

Grünen Wasserstoff im Unterricht selbst herstellen

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