Anwendungsgebiete von Wasserstoff

Ob Energiewirtschaft, Verkehr oder Industrie – mit seinen vielfältigen Einsatzoptionen ist Wasserstoff ein Multitalent.

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig: Als Brennstoff lässt sich mit Wasserstoff Wärme erzeugen, im Mobilitätsbereich mit Brennstoffzellen sowie mittels synthetischer Kraftstoffe Fahrzeuge bewegen und auch in der Industrie kann Wasserstoff als Ausgangsrohstoff in verschiedensten Prozessen zum Einsatz kommen. Perspektivisch wird Wasserstoff darüber hinaus auch in modernen Gaskraftwerken zur Rückverstromung eingesetzt werden (H₂-ready). 

Wasserstoff kann breit genutzt werden, zum Beispiel zur Prozesswärmeerzeugung, als Schlüsselelement für die klimaneutrale Industrie der Zukunft, im Mobilitätsbereich oder in Zeiten mit geringer Verfügbarkeit von Wind und Sonne zur Rückverstromung im Energiesektor. Der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur eröffnet umfangreiche Möglichkeiten, das Gas einzusetzen: 

Grüner Wasserstoff kann als Energieträger in vielen wärmeintensiven Prozessen fossiles Erdgas ersetzen. Dabei entstehen bei seiner Verbrennung keine lokalen CO₂-Emissionen, sondern Wasserdampf. Darüber hinaus ist er auch Grundstoff für die chemische Industrie und ein mögliches Reduktionsmittel in der Stahlindustrie. Unvermeidbare CO₂-Mengen aus industriellen Prozessen, wie beispielsweise in der Zementindustrie, können mithilfe von Wasserstoff chemisch gebunden und in den Wertschöpfungsprozess zurückgeführt werden. Die Erzeugung von Hochtemperatur-Prozesswärme stellt teilweise komplexe Anforderungen. Auch hier kann Wasserstoff eine Lösung für den Betrieb von Brennstoffzellen darstellen.  

Wasserstoff in der Industrie

Bereits heute ist er einer der zentralen Grundstoffe in der Industrie und als solcher elementar für verschiedene Prozesse und hochwertige Produkte. So wird Wasserstoff etwa zur Metallverarbeitung, zur Härtung von Fetten oder auch bei der Herstellung von Düngemitteln (bzw. von Ammoniak) und der Entschwefelung von Kraftstoffen eingesetzt. 

Insbesondere eine klimaneutrale Grundstoffindustrie ist ohne den Einsatz von Wasserstoff aus heutiger Sicht nicht vorstellbar. So kann etwa die Primärstahlerzeugung durch seinen Einsatz weitgehend CO₂-frei werden. Auch in der chemischen Industrie kann er einen bedeutsamen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Beispielsweise ermöglicht die Umstellung der Ammoniakerzeugung auf grünen Wasserstoff eine Reduktion von Treibhausgasemissionen in einem signifikanten Umfang, da hier jährlich mehrere Millionen Tonnen eingesetzt werden. Zudem wird Wasserstoff zukünftig als „Feedstock“ benötigt, um kohlenstoffhaltige Grundstoffe ohne fossile Rohstoffe herzustellen. Dies ist möglich, wenn der für die Kohlenwasserstoffe benötigte Kohlenstoff zum Beispiel aus Biomasse, Abfällen oder CO₂ gewonnen wird. Wasserstoff kann zudem zur Erzeugung von Prozesswärme auf hohem Temperaturniveau für energieintensive Branchen, die nicht oder nicht vollständig elektrifizierbar sind, wie in der metallverarbeitenden, der Glas- oder der Ziegelindustrie, eingesetzt werden. 

Zahlreiche Unternehmen, die sich für eine klimaneutrale Industrie der Zukunft engagieren, forschen und erproben bereits Wasserstofftechnologien, die den Einstieg in eine Wasserstoffzukunft ermöglichen. So befassen sich Projekte mit der CO₂-freien Stahlproduktion, der Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse im industriellen Maßstab, dem Aufbau der Transportinfrastruktur durch die Umwidmung von Erdgaspipelines, dem Einsatz von grünem Wasserstoff in Raffinerien oder zum Schmelzen von Glas und dem Voranbringen der Sektorenkopplung

 

Wasserstoff in Verkehr, Logistik und Transport

Wasserstoff kommt auch in solchen Bereichen zum Einsatz, in denen die direkte Nutzung oder die zeitliche Kopplung von Verfügbarkeit und Verbrauch von Strom schwieriger, technisch nicht möglich oder nicht kosteneffizient ist. Dabei stellt die Brennstoffzelle eine marktwirtschaftliche Nutzungsoption dar. Aber auch neu entwickelte Wasserstoffmotoren können dazu beitragen, Teile des Transportsektors klimaneutral umzustellen. Das Thema Wasserstoff und auf Wasserstoff basierende, synthetische Energieträger werden im leichten und schweren Güterverkehr, im ÖPNV, im Schiffs-, nicht-elektrifizierten Schienen- und Flugverkehr einer weitgehend treibhausgasneutralen Welt eine zentrale Rolle spielen. Erste Berührungspunkte im Individualverkehr (Wasserstofftankstellen) und im öffentlichen Nahverkehr (Wasserstoffbusse) existieren bereits. 

 

Wasserstoff in der Energiewirtschaft

Um die Verfügbarkeit von Strom in einem zunehmend auf Erneuerbaren Energien basierenden System abzusichern, wird der Einsatz von wasserstofffähigen Gaskraftwerken einen wesentlichen Teil der Versorgungssicherheit darstellen. Diese werden zur Deckung der Residuallast benötigt, wobei Erdgas zunehmen durch Wasserstoff bzw. synthetische Gase substituiert wird. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) sieht in wasserstofffähigen Gaskraftwerken eine wichtige Säule für die Transformation und Dekarbonisierung des Stromsektors. 

Vision einer klimaneutralen Industriezukunft: Im Industrienetzwerk der Zukunft kommt Wasserstoff eine Schlüsselrolle zu

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