Ein neues Papier des Nationalen Wasserstoffrats zeigt, welche Technologien für grünen und CO2-armen Wasserstoff marktreif sind. Es macht auch deutlich, wo noch geforscht werden muss.

 

Der Nationale Wasserstoffrat hat ein Grundlagenpapier vorgelegt, das die technischen Handlungsfelder für die Bereitstellung von grünem und CO2-armem Wasserstoff sowie seiner Derivate systematisch darstellt. Er stuft darin die Technologien entlang der Wertschöpfungskette nach ihrem technologischen Reifegrad („Technology Readiness Level“, TRL) ein – von wenig erprobten Verfahren (TRL ≤ 6) bis hin zu industriell eingesetzten Anwendungen (TRL ≥ 8).

Viele Bereitstellungspfade gelten dem Papier zufolge bereits als marktreif und sind durchgängig grün klassifiziert, etwa die Herstellung von Ammoniak aus grünem Wasserstoff oder die Methanolsynthese mit CO2, das aus nicht fossilen, biogenen Quellen stammt. Andere Technologien benötigen noch gezielte Forschung und Entwicklung, um sie zur industriellen Reife zu führen. Vorgestellt werden diese in Form von Steckbriefen, die sowohl den aktuellen Stand als auch kurz- und langfristige Entwicklungsbedarfe benennen.

Zu den Technologien mit hohem Forschungsbedarf zählt etwa die CO2-Abscheidung aus der Umgebungsluft (Direct Air Capture, DAC). Bisher existieren nur Demonstrationsanlagen, ein relevanter Beitrag zu Wasserstoffderivaten erwartet das Gremium erst „in einigen Jahren“. Auch neuere Verfahren wie die Plasmalyse befinden sich erst in frühen Pilotphasen. Bei der Plasmalyse wird Erdgas, Biogas oder synthetisches Methan per Hochtemperaturplasma in Wasserstoff und festen Kohlenstoff umgewandelt.

Weitere Handlungsfelder sind Flüssige Organische Wasserstoffträger (LOHC), bei denen bislang industrielle Dehydrierungsanlagen fehlten, sowie die Fischer-Tropsch-Synthese mit CO2 aus nicht fossilen Quellen, deren direkte Umsetzung noch in den technischen Anfängen stecke. Für den Einsatz von Ammoniak als Energieträger sieht der Wasserstoffrat Entwicklungsbedarf bei Handhabung, Abgasreinigung und Rückumwandlung zu Wasserstoff.
 
Im Transportbereich nennt der Rat Optimierungsmöglichkeiten bei Verflüssigung und Speicherung von Wasserstoff für den Schiffstransport – insbesondere, um Energieverluste zu verringern. Auch bei etablierten Verfahren wie der Dampfreformierung mit CO2-Abscheidung fehlten bisher Langzeiterfahrungen im Dauerbetrieb.

Unter die Lupe genommen wurden zudem verschiedene Elektrolyse-Technologien: Die verbreitete Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyse (PEM) sollte beim Materialeinsatz und bei der Zellstabilität verbessert werden. Die Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL) brauche Fortschritte bei Langzeitstabilität und Wärmemanagement, und die Alkalische-Membran-Elektrolyse (AEM) erfordere ein Upscaling und eine automatisierte Produktion.

Als Querschnittsthema heben die Experten die Wasserstoffsicherheit hervor. Dabei geht es um die Materialverträglichkeit, den sicheren Umgang bei hohen Wasserstoffanteilen und die Entwicklung geeigneter Mess- und Sicherheitstechnik.

Mit dem Papier will der Nationale Wasserstoffrat eine fachliche Grundlage für die Bewertung technologischer Entwicklungspfade schaffen. Er will damit die Ausrichtung künftiger Fördermaßnahmen unterstützen. Seit 2020 berät das Gremium die Bundesregierung bei der Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie.

Das siebenseitige Papier „Forschungs- und Entwicklungsbedarfe –Bereitstellungspfade für erneuerbaren und kohlenstoffarmen Wasserstoff und seine Derivate“  lässt sich über die Internetseite des Nationalen Wasserstoffrates herunterladen.