H2

Elektrolyse ist ein gängiges Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff, das hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien stellt. (Bild: © Alfa Laval)

Wasserstoff, das ultraleichte Gas mit der Formel H2, gilt – im Zusammenspiel mit grünem Strom – als großer Hoffnungsträger für das Erreichen der Klimaziele in Deutschland und Europa. Bereits Jules Verne prophezeite 1874 in seinem Roman „Die geheimnisvolle Insel“, dass Wasser die Kohle der Zukunft sei. Als Massenprodukt durchsetzen konnte sich der umweltfreundliche Energieträger bislang jedoch nicht. Das kann sich jetzt ändern.

Wasserstoff ist zwar reichlich und überall vorhanden, meist jedoch in gebundener Form. Das macht seine Herstellung aufwendig und überaus energieintensiv. Ein sehr gebräuchliches Verfahren zu seiner Gewinnung ist die Elektrolyse. Mithilfe von elektrischem Strom wird dabei Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Stammt dieser Strom ausschließlich aus erneuerbaren Quellen, zum Beispiel aus Wind- oder Sonnenenergie, spricht man von grünem Wasserstoff.

Auf dem Weg in eine klimaneutrale Gesellschaft ist Wasserstoff in den vergangenen Jahren trotz seiner relativen Kostspieligkeit wieder stärker in den Fokus geraten. Mehr noch: Vorangetrieben durch visionäre Pioniere und mit Unterstützung der Politik versprechen die jüngsten Entwicklungen einen echten Durchbruch.

CO2-Vermeidung in der Stahl- und Chemieproduktion

Ein Multiindustriekonzern und weltweiter Key Player mit Sitz in Deutschland, zu dessen Schlüsselbereichen die Entwicklung innovativer Elektrolyseverfahren für die Wasserstoffproduktion gehört, testet seit 2019 die Verwendung von Wasserstoff im Stahlherstellungsprozess. Einziges Überbleibsel bei diesem Verfahren: einfacher Wasserdampf.

Seit 2016 befindet sich auf dem gleichen Gelände eine Pilot- und Testanlage zur alkalischen Wasserelektrolyse (AWE), die auf Basis der Chlor-Alkali-Elektrolyse entwickelt wurde. Dieser Pilot-Elektrolyseur entstand im Zuge eines vom Bund geförderten Forschungsprojekts, das die bei der Stahlerzeugung entstehenden Hüttengase für die Herstellung von Chemikalien nutzt und damit sowohl den CO2-Ausstoß bei der Stahlerzeugung als auch bei der Chemieproduktion verringert.

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Hohe Prozessanforderungen

Bei der Elektrolyse muss gekühlt und kondensiert werden. Dabei gilt es, den verschiedenen Materialien und Anforderungen an Druck, Temperatur und Widerstandsfähigkeit Rechnung zu tragen. Wasserstoffgas ist beispielsweise ultraleicht entzündlich und reagiert unter entsprechenden Voraussetzungen heftig, wenn es mit Luft oder Sauerstoff in Kontakt kommt. Auf der Wasserseite spielen dagegen – je nach Qualität des Kühlwassers – die Reinigungsmöglichkeiten eine primäre Rolle. Die Herausforderungen sind vielfältig und komplex, zum Beispiel: Welche Abdichtung ist die beste, welches Material erfüllt alle Anforderungen, wie lassen sich Verschmutzungen am besten in den Griff bekommen und wie kann der begrenzt vorhandene Bauraum optimal genutzt werden? An dieser Stelle kommt die Expertise von Alfa Laval ins Spiel.

gedichteter Plattenwärmetauscher T10 von Alfa Laval
Die gedichteten Plattenwärmetauscher von Alfa Laval wie der T10 eignen sich bestens für den Elektrolyseur in jeder Anlage für grünen Wasserstoff. (Bild: © Alfa Laval)

Der Supply Chain Manager Green Hydrogen des Multiindustriekonzerns erläutert: „Wir kennen Alfa Laval schon lange als zuverlässigen und kompetenten Partner für unsere sämtlichen Technologiebereiche. Bei Alfa Laval treffen wir auf Fachleute, mit denen wir offen sprechen können, die sich intensiv mit unseren Themen auseinandersetzen und gemeinsam mit uns die bestmögliche Lösung erarbeiten. Alfa Laval ist daher nicht nur ein Ausrüstungslieferant für uns, sondern auch Mitdenker und Mitentwickler.“

Zu den zentralen Aufgaben der Alfa Laval Wärmetauscher zählt das Kühlen des Wasserstoffs, des Sauerstoffs und des Katholyts. Zusätzlich kondensieren sie die Feuchtigkeit sowohl aus dem Wasserstoff als auch aus dem Sauerstoff. So können beide Stoffe am Ende Verwendung finden.

Multitalent Wasserstoff

Grüner Wasserstoff könnte bis 2050 etwa ein Viertel des Energiemarktes ausmachen und birgt ein enormes Potenzial, die Energiewende voranzutreiben. Carsten Reuter, Key Account Manager bei Alfa Laval, erklärt: „Wasserstoff als umweltfreundlicher Energieträger birgt viele Potenziale. Seine Kostspieligkeit ist nur relativ. Es wäre immer billiger, nach Öl oder Gas zu bohren. Doch weder Öl noch Gas zahlen für die Zerstörung, die sie der Umwelt zufügen. Täten sie dies, wären sie plötzlich sehr viel teurer, aber immer noch zerstörerisch. Wasserstoff bleibt daher die sehr viel grünere Lösung für unseren Planeten.“

INFOKASTEN

Einsatzgebiete für Wasserstoff 

 

Wasserstoff als Brennstoff

Wasserstoff hinterlässt beim Verbrennen keinerlei Abgase. Deshalb ist das Gas ein idealer Ersatz für Kohle, Öl und Erdgas im Transportwesen und in der Industrie. In komprimierter Form weist er eine hohe Energiedichte auf und ist daher auch für den Antrieb von Langstrecken-Transporten zu Land, auf dem Wasser und möglicherweise sogar in der Luft geeignet. Er kann zu diesem Zweck entweder verbrannt oder in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt werden.


Wasserstoff als Energiespeicher

Je mehr erneuerbare Energie wir nutzen, desto wichtiger wird es, mit den Schwankungen ihrer Verfügbarkeit umzugehen. Wasserstoff ist ein Molekül, das rund um den Globus transportiert und gespeichert werden kann – völlig unabhängig davon, wann und wo die erneuerbare Energiequelle verfügbar ist.

 

Mit grünem Wasserstoff hergestelltes Ammoniak

Ammoniak zählt nicht nur zu den am häufigsten produzierten Chemikalien, sondern eignet sich ebenfalls als Energiespeicher. Wenn bei seiner Herstellung der benötigte Wasserstoff ausschließlich mit Hilfe von Ökostrom produziert wird und auch im weiteren Prozess nur erneuerbare Energien zum Einsatz kommen, handelt es sich um grünen Ammoniak. Ammoniak hat eine deutlich höhere Energiedichte als Wasserstoff und ist damit noch einfacher zu transportieren und zu speichern.

 

Wasserstoff für die Methanolherstellung
CO2 kann durch Reaktion mit Wasserstoff auch in Methanol umgewandelt werden. Der Vorteil: Methanol ist Grundbaustein vieler Alltagschemikalien und lässt sich – ähnlich wie Ammoniak – hervorragend speichern und transportieren.

Über Alfa Laval

Alfa Laval ist in den Bereichen Energie, Marine sowie Lebensmittel und Wasser tätig und bietet Know-how, Produkte und Service für eine Vielzahl von Branchen in über 100 Ländern. Das Unternehmen engagiert sich für Prozessoptimierung, verantwortungsvolles Wachstum und den Fortschritt – und „geht immer die Extra-Meile“, um Kunden bei der Erreichung ihrer Geschäfts- und Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen.

Die innovativen Technologien von Alfa Laval dienen der Reinigung, Veredelung und Wiederverwendung von Materialien und fördern einen verantwortungsvolleren Umgang mit natürlichen Ressourcen. Sie tragen zu optimierter Energieeffizienz und Wärmerückgewinnung, besserer Wasseraufbereitung und reduzierten Emissionen bei. So macht Alfa Laval nicht nur seine Kunden erfolgreich, sondern dient auch den Menschen und dem Planeten. Wir machen die Welt besser, jeden Tag.

Alfa Laval beschäftigt 16.700 Mitarbeiter und erzielte 2020 einen Jahresumsatz von rund 41,5 Milliarden SEK (ca. 4 Milliarden Euro). Das Unternehmen ist an der Nasdaq OMX notiert.

Weitere Informationen finden Sie auf unserer Firmenwebsite

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