Die Fa. Clariter S.A. beabsichtigt die Errichtung einer petrochemischen Anlage in Delfzijl, in der Kunststoffabfälle durch entsprechende verfahrenstechnische Schritte chemische Produkte für die Industrie hergestellt werden sollen, insbesondere Lösemittel, Öle und Wachse. Das Herstellungsverfahren gilt als chemisches Recycling, bei dem Polyolefin-Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol in reine Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden durch die Verfahrensschritte thermisches Cracken, Hydrierung und Destillation. Die geplante Produktionskapazität liegt bei 50.000 t/Jahr, basierend auf 8.000 Betriebsstunden im Jahr. Die Ausgangstoffe werden in Ballenform per Lkw angeliefert und auf Freiflächen des Betriebsgeländes zwischengelagert. Die Produkte werden in beheizten Tanks gelagert und mittels Tankwagen abgefahren. Der Prozess benötigt u.a. 135 t Dampf, ca. 2,3 t Wasserstoff, ca. 4 m³ Demineralisiertes Wasser je Tag sowie Elektrizität und Erdgas. Der Wasserstoff wird entweder vor Ort durch einen chemischen Prozess der Dampfreformierung von Erdgas mit Wasserdampf bei 850°C erzeugt oder als Wasserstoff (grau oder grün) aus geplanten Vorhaben für grünen Wasserstoff u.a. im Industriepark Delfzijl zugekauft.
Wasserstoff ist ein vielseitiges Element, das eine Schlüsselrolle in verschiedenen Bereichen wie Energie, Industrie und Transport spielt. Um ein grundlegendes Verständnis für Wasserstoff und seine Anwendungen zu entwickeln, ist es wichtig, einige häufig gestellte Fragen (FAQ) zu klären und auf weiterführende Informationen hinzuweisen. Wasserstoff ist ein chemisches Element. Als das leichteste und kleinste chemische Element steht es im Periodensystem mit der Ordnungszahl 1 an erster Stelle und wird mit dem chemischen Symbol H (lateinisch für Hydrogenium „Wassererzeuger“) dargestellt. Es ist das häufigste Element im Universum. Mehr als 90 % aller Atome im Universum sind Wasserstoff-Atome, die insgesamt rund 75 % der Masse des Universums bilden. Wasserstoff wird der Gruppe der Nichtmetalle zugeordnet und tritt als farb-, geruch- und geschmackloses Gas auf. Unter Normalbedingungen (25°C, 1 bar) besteht Wasserstoff-Gas aus einem Molekül mit zwei Wasserstoff-Atomen (H 2 ). Wasserstoff kommt auf der Erde fast ausschließlich in gebundener Form vor. Das chemische Element erhielt seinen Namen, da Wasserstoff (H 2 ) mit Sauerstoff (O 2 ) reagiert und sich dabei Wasser (H 2 O) bildet. Wasserstoff ist also ein wesentlicher Bestandsteil unseres Wassers auf der Erde und in diesem gebunden. Weiterhin ist das Element Bestandteil aller lebenden Organismen auf der Erde sowie der meisten organischen Verbindungen wie z.B. fossile Rohstoffe wie Erdöl und Erdgas. [1], [2], [3], [4], [5] Reiner Wasserstoff (H 2 ) kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Grundsätzlich wird zwischen der Herstellung aus fossilen Brennstoffen (Kohlenwasserstoffverbindungen) und der Herstellung aus Wasser (H 2 O) unterschieden. Die wichtigsten Prozesse sind hierbei: Dampfreformierung von Methan: Dies ist der gängigste industrielle Prozess, um Wasserstoff herzustellen. Erdgas (Methan, CH 4 ) wird mit Wasserdampf (H 2 O) bei hohen Temperaturen (700 - 1000 °C) und in Gegenwart eines Katalysators chemisch umgewandelt. Dieser Prozess erzeugt Wasserstoff (H 2 ) und Kohlendioxid (CO 2 ) als Nebenprodukt. Elektrolyse von Wasser: Bei der Elektrolyse wird Wasser (H 2 O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H 2 ) und Sauerstoff (O 2 ) aufgespalten, indem elektrischer Strom über eine Kathode und Anode durch das Wasser geleitet wird. Dies kann mithilfe von Elektrolysegeräten oder Elektrolysezellen erfolgen. Wasserstoff sammelt sich an der Kathode und Sauerstoff an der Anode. Wenn erneuerbare Energiequellen wie Sonnen- oder Windenergie zur Stromerzeugung verwendet werden, spricht man von „grüner Wasserstoffproduktion“, da sie keine Treibhausgasemissionen verursacht. Es werden zurzeit weltweit rund 96 % des Wasserstoffs durch Dampfreformierung und rund 4 % durch Elektrolyse hergestellt. [6] Wasserstoff besitzt mit einem Brennwert von rund 142 MJ/kg die höchste gravimetrische Energiedichte von allen Brennstoffen. Verglichen mit Methan mit rund 55 MJ/kg ist die Energiedichte von Wasserstoff etwa 3-mal höher. Aufgrund der sehr geringen Dichte und des dadurch großen Volumens ist die volumetrische Energiedichte mit rund 13 MJ/m 3 jedoch deutlich geringer. Methan besitzt mit einem Brennwert von rund 40 MJ/m 3 eine etwa 3-mal höhere volumetrische Energiedichte als Wasserstoff. Die Energiedichte ist ein Maß für die Verteilung von Energie E [Joule, J] auf eine bestimmte Größe X. Es wird unterschieden zwischen der volumetrischen und der gravimetrischen Energiedichte: Volumetrische Energiedichte = Energie pro Volumen [Joule pro Kubikmeter, J/m 3 ] Gravimetrische Energiedichte = Energie pro Masse [Joule pro Kilogramm, J/kg] [7], [8] Wasserstoff wird in der Regel in verschiedene Kategorien oder Typen eingeteilt, je nachdem, wie er produziert wird. Für eine schnelle Unterscheidung sind Farbcodes dienlich. Die wichtigsten sind: Grauer Wasserstoff: Grauer Wasserstoff wird in der Regel durch Dampfreformierung aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Bei der Produktion von grauem Wasserstoff fallen klimaschädliche CO 2 -Emissionen an, die in die Atmosphäre gelangen. Blauer Wasserstoff: Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff mit dem Unterschied, dass hier die CO 2 -Emissionen abgeschieden und gespeichert werden. Durch die Speicherung des anfallenden CO 2 (CCS, engl. Carbon Capture and Storage; dt. Kohlenstoffabscheidung und -speicherung) kann blauer Wasserstoff prinzipiell als CO 2 -neutral betrachtet werden. Eine großtechnische Anwendung von blauem Wasserstoff steht bislang jedoch noch aus. Grüner Wasserstoff: Grüner Wasserstoff wird ausschließlich unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen wie z.B. Wind- oder Solarenergie und der Elektrolyse von Wasser hergestellt. Es fallen während der Herstellung keine klimaschädlichen CO 2 -Emissionen an, jedoch ist die Erzeugung aktuell kostenintensiv aufgrund des hohen Einflusses des Strompreises auf die Gesamtkosten zur Herstellung von Wasserstoff. Auch die gewählte Elektrolysetechnologie hat Einfluss auf die Kosten. [9], [10] Das Universum besteht zu mehr als 90 % aus Wasserstoffatomen, die damit das häufigste Element darstellen. Sterne leuchten nur deshalb, weil sie konstant durch den Prozess der Kernfusion Wasserstoff zu Helium umwandeln und dabei enorme Energiemengen freisetzen. Wasserstoff kommt auf der Erde fast ausschließlich in gebundener Form vor, aber es gibt auch natürlich gebildeten freien Wasserstoff. Er wird entsprechend der eingeführten Farbcodes als weißer Wasserstoff bezeichnet. 1888 wurde erstmals von einem Gasaustritt in einer Kohlenmine in der Region Donezk (Ukraine) berichtet. Die entweichende Gasmischung bestand zu weniger als 10 % aus Wasserstoff. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts wurden natürliche Wasserstoff-Vorkommen in der Literatur erwähnt, die teilweise hohe Wasserstoff-Konzentrationen aufweisen. Vor kurzem entdeckten zwei französische Wissenschaftler zufällig ein unterirdisches Wasserstoffvorkommen im Gebiet der Ortschaft Folschviller im ostfranzösischen Lothringen nahe der deutschen Grenze, welches sich in einem sedimentären Becken befindet (siehe auch Kategorie 3 natürliche Wasserstoffvorkommen). Eine Bohrung nach Methan zeigte in 1.100 m Tiefe eine Wasserstoff-Konzentration von 14 % und in 1.250 m Tiefe von 20 % an. Erste Berechnungen gehen von bis zu 46 Mio. Tonnen weißen Wasserstoff aus. Bestätigt sich dieser Fund durch weitere Untersuchungen, wäre es das bis jetzt größte Vorkommen der Erde. Zur Einordnung: Je nach verwendeter Quelle liegt die weltweite Jahresproduktion von Wasserstoff bei ca. 70 bis 75 Mio. Tonnen. Das bedeutet, das Vorkommen in Lothringen entspräche ca. 61 - 65 % der Jahresproduktion. Für die angestrebte Energiewende, in der Wasserstoff ein Schlüsselelement sein wird, bleibt die industrielle Herstellung von Wasserstoff unerlässlich, da sie die ansteigenden Mengen skalierbar erzeugen kann und eine sichere Versorgung darstellt. Natürliche Wasserstoffvorkommen wurden in drei geologischen Regionen entdeckt: Am Mittelozeanischen Rücken - in Extensionszonen, wo Ozeanböden auseinanderdriften. Beispiel: Hydrothermale Schlote Ehemaliger Ozeanboden (Ophiolit), der in Kompressionszonen auf das Festland geschoben wurde. Beispiele: Semail (Oman), Luzon (Philippinen), Sonoma (USA) Sedimentäre innerkontinentale (intrakratonische) Becken oberhalb von präkambrischem (ca. 4 – 0,54 Milliarden Jahre) Grundgebirge. Beispiele: Sudbury (Kanada), Bourakebougou (Mali), Tartarstan (Russland) Folgende Mechanismen zur Entstehung von natürlichem Wasserstoff werden diskutiert: Radiolyse: Wassermoleküle werden in der Gegenwart von natürlicher Strahlung im Gestein (Uran, Thorium und Kalium) aufgespalten. Dieser Prozess setzt Wasserstoff frei. Serpentinisierung: Wasser reagiert unter hohen Temperaturen und Drücken mit eisenreichen Mineralen unter Freisetzung von Wasserstoff. Bildung von Pyrit (Katzengold): Unter sauerstofffreien Bedingungen wird aus Eisen(II)-Sulfid (FeS) Pyrit (FeS 2 ) gebildet. Tiefsitzende Wasserstoffströme: Es wird in Erwägung gezogen, dass ursprünglicher Wasserstoff aus dem Erdinneren entlang von Verwerfungen und in Beckenstrukturen aufsteigen könnte. Weiterhin ist nicht auszuschließen, dass durch Erdbeben verursachte Reibung an silikatischen mineralischen Oberflächen Wasserstoff erzeugt. Austritte von natürlichem Wasserstoff können an der Erdoberfläche durch kreisförmige, meist vegetationslose Flächen, sogenannte Feenkreise, beobachtet werden. Zunehmend rückt die Frage einer wirtschaftlichen Erschließung dieser Vorkommen in den Fokus, da natürliche Wasserstoff-Vorkommen weltweit verbreitet sind. Schwierigkeiten bestehen darin, dass es natürliche Abbauprozesse gibt (Verflüchtigung, Mikroorganismen, mineralogische Reaktionen), die die Bildung von natürlichem Wasserstoff limitieren und weiterhin muss Wasserstoff sich in förderwürdigen Strukturen ansammeln ähnlich wie Erdgas/-öl . Verschiedene Forschungs- und Industrieprojekte versuchen, das System „natürlicher Wasserstoff“ besser zu verstehen. [11], [12], [13] Nein. Das Einatmen von großen Mengen Wasserstoff (H 2 ) verdrängt jedoch Sauerstoff (O 2 ) in der Lunge und kann zur Erstickung führen. Akut gefährlich wird es erst bei einer Konzentration größer als 30 Volumen-% in der Atemluft. Ja, aber nur unter bestimmten Bedingungen. Entscheidend ist die Anwesenheit eines Oxidationsmittels (u.a. reiner Sauerstoff oder allgemein Luft), ein bestimmtes Volumenverhältnis des Oxidationsmittels zum Wasserstoff und eine Zündquelle. D.h. reiner Wasserstoff ohne ein Zutun dieser Faktoren ist weder brennbar noch explosiv. Ab einem Volumenverhältnis von ca. 4 bis 75 % Wasserstoff in der Luft ist das Gemisch explosiv. Ab einem Volumenverhältnis von kleiner als 4 % und größer als 75 % Wasserstoff ist das Gemisch nicht explosiv. [14] Wasserstoff (H 2 ) verbrennt mit Sauerstoff (O 2 ) unter Freisetzung von Energie zu Wasser (H 2 O). Dieser Vorgang wird durch die folgende Reaktionsgleichung beschrieben: 2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O Wasserstoff kann auf verschiedene Arten transportiert werden. Der unter Normalbedingungen gasförmige Wasserstoff besitzt ein großes Volumen (ca. 11 m 3 /kg). Als leichtestes und kleinstes Element ist er sehr viel flüchtiger als andere Gase wie z.B. Erdgas. Während des Transports müssen das Volumen sowie die Dichtigkeit des Transportmittels berücksichtigt werden. Um das Volumen zu verringern und dadurch den Transport ökonomischer zu gestalten, wird reiner Wasserstoff entweder unter hohen Drücken komprimiert (bis zu 700 bar) oder alternativ bei Normaldruck und Temperaturen unter - 252,9 °C verflüssigt. Verflüssigter Wasserstoff nimmt ein deutlich geringeres Volumen als Wasserstoffgas ein. Jedoch gilt die Faustformel, dass die benötigte Energie zur Abkühlung ca. 40 % des Energiegehalts von Wasserstoff selbst entspricht. Gleichzeitig muss die Temperatur konstant beibehalten werden. Damit Wasserstoff möglichst nicht entweicht, haben sich teure rostfreie Stahlwerkstoffe etabliert, die nahtlos miteinander verbunden bzw. verschweißt werden müssen. Mittlerweile werden hochdichte Metall-Kunststoff-Verbundrohre (Composit-Material) und Polyethylen-Rohre erfolgreich getestet, welche im Vergleich zu Stahlrohren preiswerter sind. Weiterhin werden Möglichkeiten untersucht, Wasserstoff für den Transport in ein Trägermedium wie Ammoniak (NH 3 ) oder Methanol (CH 3 OH) umzuwandeln. Diese Verbindungen bieten für den Transport günstigere physikalische Eigenschaften. Die Rückumwandlung nach dem Transport ist dafür sehr energieintensiv. LKW oder Bahn: Wasserstoff wird auf der Straße und der Schiene in komprimierter als auch flüssiger Form transportiert. Letztere Variante bietet sich v.a. bei längeren Strecken an. LKW oder Zug sind gut geeignet, kleine Mengen Wasserstoff zielgenau dorthin zu transportieren, wo sie benötigt werden. Schiffe: Der Transport auf Schiffen findet aufgrund des volumetrischen Vorteils in flüssiger Form statt. Hier wird die Möglichkeit zur Umwandlung in ein Trägermedium diskutiert. Die Variante per Schiff wird zukünftig besonders wichtig, da Deutschland zur Erreichung der nationalen Wasserstoffstrategie auf Wasserstoff-Importe angewiesen sein wird. Entsprechende Kooperationen gibt es z.B. mit Australien. Pipeline: Wasserstoff wird in Pipelines im gasförmigen Zustand transportiert. Während die Kosten für den Neubau von Pipelines hoch sind, sind die laufenden Kosten eher gering. Der klare Vorteil besteht darin, dass über diesen Weg die größten Mengen Wasserstoff transportiert werden können. Bisher gibt es in Deutschland zwei bestehende Wasserstoff-Netze. Ein ca. 240 km langes Pipeline-System verbindet im Ruhrgebiet die Städte Köln, Leverkusen und Düsseldorf und ein ca. 100 km langes Pipeline-System verbindet im mitteldeutschen Chemiedreieck die Städte Merseburg, Leuna, Bohlen, Bitterfeld und Rodleben. Europäische Gasunternehmen planen ein Pipeline-System, das als „Wasserstoff-Rückgrat“ mehrere europäische Länder miteinander verbinden soll. Um Kosten zu sparen, sollen bestehende und nicht mehr benötigte Erdgasleitungen für den Einsatz von Wasserstoff genutzt werden. Grundsätzlich können Erdgas-Pipelines auch für Wasserstoff genutzt werden. Sie sollten jedoch für Wasserstoff optimiert werden. Der Wasserstoffrat der Bundesrepublik Deutschland stellt fest, dass „vorhandene Erdgasfernleitungen, bestätigt durch ein Gutachten des TÜV Nord, grundsätzlich für den sicheren Transport von Wasserstoff geeignet sind und von Erdgas auf Wasserstoff umgestellt werden können. Ein solcher Vorgang wurde praktisch bei der Umstellung einer Erdgasfernleitung im Südwesten der Niederlande demonstriert. Dabei werden einzelne, nicht für die Verwendung in Wasserstoffnetzen geeignete Komponenten, wie z. B. Mess- und Regelanlagen oder auch Verdichter, ausgetauscht und die umzustellende Leitung auf ihre Integrität überprüft. Weitergehende technische Maßnahmen, wie z. B. das Anbringen einer Innenauskleidung, sind für die Transportanwendung nicht erforderlich. Für die auszutauschenden Komponenten, insbesondere die Verdichter, sind bereits heute etablierte Lösungen vorhanden und werden kontinuierlich weiterentwickelt.“ (Zitat: Nationaler Wasserstoffrat: Wasserstofftransport ) [15], [16], [17] Wasserstoff und Wasser reagieren chemisch nicht miteinander. Auch die Löslichkeit in Grundwasser ist sehr gering: Sie beträgt nur ca. 1,6 Milligramm Wasserstoff (bei Raumtemperatur 25 °C und normalem Druck ca. 0,019 Liter) pro 1 Liter Wasser. Sauerstoff im Vergleich dazu hat eine Löslichkeit von 40 mg pro Liter Wasser unter denselben Bedingungen. Es gibt bisher keine fundierten Untersuchungsergebnisse, ob große Mengen Wasserstoff z.B. bei einer Leckage des Untergrundspeichers durch Reaktionen mit Sauerstoff in der Bodenluft und Mikroorganismen indirekt negative Auswirkungen auf Grundwasser haben. Es ist daher davon auszugehen, dass Grundwasser unbeeinflusst bleibt. Bei der Untergrundspeicherung von Wasserstoff, wie bei jeder Technologie, bestehen potenzielle Risiken, die sorgfältig bewertet, überwacht und berücksichtigt werden müssen. Hauptursachen für diese Risiken sind mögliche Undichtigkeiten in den Speicherstätten sowie Leckagen in der Infrastruktur, die durch eine unzureichende geologische Eignung, Materialermüdung, Korrosion oder menschliches Versagen verursacht werden können. Dadurch besteht die Gefahr von Bränden und Explosionen, wenn austretender Wasserstoff in ausreichender Konzentration mit Luft vermischt wird und eine Zündquelle vorhanden ist. Studien legen nahe, dass bei einem großflächigen Austritt von Wasserstoff in die Atmosphäre eine indirekte Treibhausgaswirkung auftreten kann. Trotzdem wird angenommen, dass die Vorteile in Bezug auf die Klimawirkung die Nachteile überwiegen (Umweltbundesamt). Die Kontrolle des Drucks ist entscheidend, wenn ein Gas oder eine Flüssigkeit in den Untergrund injiziert wird, um das Risiko von Brüchen in der gasundurchlässigen Deckschicht und möglichen Erdbeben zu minimieren. Bewährte Injektionsverfahren können dies verhindern (BGR). Um potenziell negative Auswirkungen zu minimieren und eine sichere Anwendung der Untergrundspeicherung von Wasserstoff zu gewährleisten, sind ausgereifte Monitoring-Konzepte unerlässlich. [18], [19] Die Bundesregierung: Wasserstoff – Energieträger der Zukunft Bundesministerium für Bildung und Forschung: Wissenswertes zu Wasserstoff - BMBF Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz: BMWK - FAQ zum Wasserstoff-Kernnetz Umweltbundesamt: Wasserstoff – Schlüssel im künftigen Energiesystem | Umweltbundesamt Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Nationaler Wasserstoffrat Deutscher Wasserstoff-Verband NOW-GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie: Wasserstoff und Brennstoffzellen: Antworten auf wichtige Fragen National Renewable Energy Laboratory (NREL), USA. Hydrogen 101: Frequently Asked Questions About Hydrogen for Decarbonization [1] Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 [2] https://www.webelements.com/hydrogen/ [3] https://www.chemie.de/lexikon/Wasserstoff.html [4] https://www2.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/10/0.html [5] https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Abundance_of_the_chemical_elements.html [6] Roy, S. (2023): Literature Review - Underground Hydrogen Storage. Technische Universität Darmstadt. [7] https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/e/energiedichte [8] https://gammel.de/de/lexikon/Heizwert---Brennwert/4838 [9] https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/w/wasserstoff [10] https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/wissenswertes [11] Zgonnik, V., “The occurrence and geoscience of natural hydrogen: A comprehensive review,” Earth-Science Reviews, vol. 203, no. 8, p. 103 140, 2020, issn: 0012-8252. doi: 10.1016/j.earscirev.2020.103140. [12] Franke, Dieter, Martin Blumenberg und Martin Pein, Wasserstoffvorkommen im geologischen Untergrund, Commodity TopNews 63, 2023 [13] Prinzhofer, A. and Deville, E., Hydrogène naturel: La prochaine révolution énergétique ? : [une énergie inépuisable et non polluante, ça existe !] Paris: Belin, 2015, isbn: 978-2-7011-8384-8. [14] https://www.tuev-nord.de/de/unternehmen/energie/wasserstoff/wasserstoff-eigenschaften-sicherheit-gefahren/ [15] https://www.ptj.de/fokusthemen/gruener-wasserstoff/wasserstoff-transportieren [16] https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/beitragsreihe-wasserstoff-wie-wird-wasserstoff-transportiert/ [17] https://www.uni-augsburg.de/de/forschung/einrichtungen/institute/amu/wasserstoff-forschung-h2-unia/h2lab/h2-sp/transport/ [18] https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/dokumente/uba_ist_wasserstoff_treibhausgasneutral.pdf [19] https://www.bgr.bund.de/EN/Themen/Nutzung_tieferer_Untergrund_CO2Speicherung/CO2Speicherung/FAQ/faq_node_en.html;jsessionid=DFABA9EB53F2B92C64AF6C05576A4C5C.internet941#doc1559834bodyText10
Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. Zugleich ist es das leichteste und einfachste chemische Element, bestehend aus einem Proton und einem Elektron. Dieses farb-, geruch- und geschmacklose Gas bildet Moleküle mit zwei Wasserstoff-Atomen (H 2 ) und besitzt die höchste gravimetrische Energiedichte aller bekannten Brennstoffe. In Verbindung mit Sauerstoff bildet es Wasser und ist hauptsächlich in Wasser sowie in den meisten organischen Verbindungen auf der Erde gebunden. Durch die Elektrolyse von Wasser oder die Dampfreformierung von fossilen Brennstoffen wird es in seiner Reinform gewonnen und spielt eine zunehmend wichtige Rolle bei verschiedenen wissenschaftlichen, industriellen und energetischen Anwendungen. Wasserstoff gilt als ein Schlüsselelement der Energiewende, um eine kohlenstoffarme Zukunft zu gestalten. Der universelle Energieträger Wasserstoff hat in letzter Zeit verstärkt Aufmerksamkeit erhalten. Das Bundeskabinett hat im Juli 2023 die nationale Wasserstoffstrategie aus dem Jahr 2020 fortgeschrieben, die Maßnahmen zur sektorübergreifenden Integration von Wasserstofftechnologien vorsieht. Wasserstoff wird als elementares Element auf dem Weg zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2045 angesehen. Die auf der nationalen Wasserstoffstrategie aufbauende hessische Wasserstoffstrategie (2022) zielt darauf ab, den Ausbau von erneuerbaren Energien zur Produktion von grünem Wasserstoff zu erhöhen. Um die erforderliche Verfügbarkeit von Wasserstoff zu gewährleisten, sind neben Produktionsanlagen und einem Verteilnetz auch Speichermöglichkeiten erforderlich. Die hessische Wasserstoffstrategie legt daher einen Schwerpunkt auf die Identifikation und Entwicklung von Transportnetzen sowie oberirdischen und insbesondere unterirdischen natürlichen Speichern. Seit Mai 2023 bearbeitet das Hessische Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) das Thema „Untergrundspeicherung von Wasserstoff in Hessen“ auf Basis einer Verwaltungsvereinbarung (VwV) mit dem Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum (HMWVW, zum Zeitpunkt des Abschlusses der VwV HMWEVW). Ziel dieser Verwaltungsvereinbarung ist die digitale Aufbereitung und Bereitstellung aller relevanten geologischen Informationen zu den potenziellen Standorten für die Untergrundspeicherung von Wasserstoff in Hessen. Darüber hinaus besteht eine Kooperation zwischen dem HLNUG und der Technischen Universität Darmstadt zur Bearbeitung assoziierter wissenschaftlicher Fragestellungen. Das HLNUG und damit das Land Hessen nimmt mit dem hier verfolgten Ansatz eine Alleinstellung im Bundesvergleich ein, insbesondere im Zusammenhang mit der Untersuchung der Speicherpotenziale in Porenspeichern. Die Untergrundspeicherung von Wasserstoff wird als Schlüssel zur Verwirklichung der ambitionierten Ziele der EU für die umfassende Nutzung von sauberem Wasserstoff in verschiedenen Wirtschaftssektoren sowie zur Realisierung einer grundlegenden Dekarbonisierung des Stromsektors bezeichnet. Mehr Nachfolgend wird nützliches Allgemeinwissen aufgeführt und auf weiterführende Seiten verlinkt. Mehr Weitere Akteure, die sich in Hessen mit den Themen Wasserstoff und Brennstoffzellen beschäftigen, finden Sie unter Mehr Dr. Rouwen Lehné Tel.: 0611-6939 925 Dr. Heiner Heggemann Tel.: 0611-6939 933 Wasserstoff Literature Review - Underground Hydrogen Storage (englisch) Literaturstudie – Unterirdische Wasserstoffspeicherung (deutsch) LEA LandesEnergieAgentur: Landesstelle Wasserstoff Wasserstoffstrategie Hessen
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration des Verfahrens in bestehende Anlagen und Konzepte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PlanET Biogastechnik GmbH durchgeführt. Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.
Das Projekt "Teilvorhaben: Treibhausgas-Minderungsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARCANUM Energy Systems GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Forschungsprojekt BioH2Log hat zum Ziel, ein innovatives und skalierbares Logistiksystem für Wasserstoff aus Biogasanlagen zu entwickeln, um damit regionale Abnehmer im Schwerlast/ÖPNV-Straßentransportsektor zu versorgen. Zur dezentralen Erzeugung des grünen Wasserstoffs wird die Dampfreformierung von Biogas verwendet. Zu diesem Zweck soll ein übergeordneter digitaler Zwilling - bestehend aus verknüpften Simulationen der einzelnen Elemente der Prozesskette (Produktion, Transport und Abnahme) - erstellt und in einem softwarebasierten Tool umgesetzt werden. Das Tool soll mit Hilfe von KI-Methoden und unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette die einzelnen Elemente optimieren, um die Preise für die Abnehmer attraktiv zu halten. Integraler Bestandteil des Tools ist darauf aufbauend eine Plattform zur Steuerung des Wasserstoff-Handels, welche den Bedarf und die Echtzeit-Daten aus Produktion und Logistik miteinander verknüpft. Die Effizienz von BioH2Log wird unterstützt durch die Verwendung von fortschrittlichen sog. mobilen Tankstellen, deren H2-Druckspeicher sich durch ein geringes Speichergewicht auszeichnen. Die Projektpartner kooperieren mit dem Förderprojekt BioH2Log, das die Erprobung der Dampfreformierung von Biogas zum Ziel hat. Der bevorzugt dort erzeugte Wasserstoff wird in BioH2Log-Testkampagnen des Logistiksystem zur Validierung der dynamischen Simulation verwendet. Im Ergebnis soll die Einsatzreife und die Wirtschaftlichkeit von BioH2Log für die regionale Versorgung mit biogenem Wasserstoff demonstriert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ganzheitliche Betrachtung des Verfahrens auf Nachhaltigkeit und Anwendbarkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EMCEL GmbH durchgeführt. Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.
Das Projekt "Teilvorhaben: Koordination und Markt- /Wirtschaftlichkeitsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TakeOff Engineering GmbH durchgeführt. Das Forschungsprojekt BioH2Log hat zum Ziel, ein innovatives und skalierbares Logistiksystem für Wasserstoff aus Biogasanlagen zu entwickeln, um damit regionale Abnehmer im Schwerlast/ÖNPV-Straßentransportsektor zu versorgen. Zur dezentralen Erzeugung des grünen Wasserstoffs wird die Dampfreformierung von Biogas verwendet. Zu diesem Zweck soll ein übergeordneter digitaler Zwilling - bestehend aus verknüpften Simulationen der einzelnen Elemente der Prozesskette (Produktion, Transport und Abnahme) - erstellt und in einem softwarebasierten Tool umgesetzt werden. Das Tool soll mit Hilfe von KI-Methoden und unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette die einzelnen Elemente optimieren, um die Preise für die Abnehmer attraktiv zu halten. Integraler Bestandteil des Tools ist darauf aufbauend eine Plattform zur Steuerung des Wasserstoff-Handels, welche den Bedarf und die Echtzeit-Daten aus Produktion und Logistik miteinander verknüpft. Die Effizienz von BioH2Log wird unterstützt durch die Verwendung von fortschrittlichen sog. mobilen Tankstellen, deren H2-Druckspeicher sich durch ein geringes Speichergewicht auszeichnen. Die Projektpartner kooperieren mit dem Förderprojekt Bioh2Ref, das die Erprobung der Dampfreformierung von Biogas zum Ziel hat. Der bevorzugt dort erzeugte Wasserstoff wird in BioH2Log-Testkampagnen des Logistiksystem zur Validierung der dynamischen Simulation verwendet. Im Ergebnis soll die Einsatzreife und die Wirtschaftlichkeit von BioH2Log für die regionale Versorgung mit biogenem Wasserstoff demonstriert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Simulation der H2-Herstellung und -Distribution" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Department of Energy and Process Engineering , Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik durchgeführt. Das Forschungsprojekt BioH2Log hat zum Ziel, ein innovatives und skalierbares Logistiksystem für Wasserstoff aus Biogasanlagen zu entwickeln, um damit regionale Abnehmer im Schwerlast/ÖNPV-Straßentransportsektor zu versorgen. Zur dezentralen Erzeugung des grünen Wasserstoffs wird die Dampfreformierung von Biogas verwendet. Zu diesem Zweck soll ein übergeordneter digitaler Zwilling - bestehend aus verknüpften Simulationen der einzelnen Elemente der Prozesskette (Produktion, Transport und Abnahme) - erstellt und in einem softwarebasierten Tool umgesetzt werden. Das Tool soll mit Hilfe von KI-Methoden und unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette die einzelnen Elemente optimieren, um die Preise für die Abnehmer attraktiv zu halten. Integraler Bestandteil des Tools ist darauf aufbauend eine Plattform zur Steuerung des Wasserstoff-Handels, welche den Bedarf und die Echtzeit-Daten aus Produktion und Logistik miteinander verknüpft. Die Effizienz von BioH2Log wird unterstützt durch die Verwendung von fortschrittlichen sog. mobilen Tankstellen, deren H2-Druckspeicher sich durch ein geringes Speichergewicht auszeichnen. Die Projektpartner kooperieren mit dem Förderprojekt Bioh2Ref, das die Erprobung der Dampfreformierung von Biogas zum Ziel hat. Der bevorzugt dort erzeugte Wasserstoff wird in BioH2Log-Testkampagnen des Logistiksystem zur Validierung der dynamischen Simulation verwendet. Im Ergebnis soll die Einsatzreife und die Wirtschaftlichkeit von BioH2Log für die regionale Versorgung mit biogenem Wasserstoff demonstriert werden.
Das Projekt "Biogene Wasserstoffproduktion mit innovativer Verteillogistik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TakeOff Engineering GmbH durchgeführt. Das Forschungsprojekt BioH2Log hat zum Ziel, ein innovatives und skalierbares Logistiksystem für Wasserstoff aus Biogasanlagen zu entwickeln, um damit regionale Abnehmer im Schwerlast/ÖNPV-Straßentransportsektor zu versorgen. Zur dezentralen Erzeugung des grünen Wasserstoffs wird die Dampfreformierung von Biogas verwendet. Zu diesem Zweck soll ein übergeordneter digitaler Zwilling - bestehend aus verknüpften Simulationen der einzelnen Elemente der Prozesskette (Produktion, Transport und Abnahme) - erstellt und in einem softwarebasierten Tool umgesetzt werden. Das Tool soll mit Hilfe von KI-Methoden und unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette die einzelnen Elemente optimieren, um die Preise für die Abnehmer attraktiv zu halten. Integraler Bestandteil des Tools ist darauf aufbauend eine Plattform zur Steuerung des Wasserstoff-Handels, welche den Bedarf und die Echtzeit-Daten aus Produktion und Logistik miteinander verknüpft. Die Effizienz von BioH2Log wird unterstützt durch die Verwendung von fortschrittlichen sog. mobilen Tankstellen, deren H2-Druckspeicher sich durch ein geringes Speichergewicht auszeichnen. Die Projektpartner kooperieren mit dem Förderprojekt Bioh2Ref, das die Erprobung der Dampfreformierung von Biogas zum Ziel hat. Der bevorzugt dort erzeugte Wasserstoff wird in BioH2Log-Testkampagnen des Logistiksystem zur Validierung der dynamischen Simulation verwendet. Im Ergebnis soll die Einsatzreife und die Wirtschaftlichkeit von BioH2Log für die regionale Versorgung mit biogenem Wasserstoff demonstriert werden.
Das Projekt "Biologische Wasserstoffproduktion aus Biomassefeststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Abteilung Steinfurt, Institut für Energie und Prozesstechnik, Fachbereich Energie, Gebäude, Umwelt, Labor für Umwelttechnik durchgeführt. Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Land | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| Text | 2 |
| Umweltprüfung | 1 |
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|---|---|
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 39 |
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