Öl des 21. Jahrhunderts | Long Read

Ein wasserstoffbetriebener Motor ist eine ideale Option für die Menschheit. Der einzige „Abfall“, den ein Wasserstoffmotor an die Umwelt abgibt, ist Wasserdampf.

Im deutschen Bundesland Brandenburg wird bereits ernsthaft daran gearbeitet, den öffentlichen Personennahverkehr auf Wasserstoff umzustellen. Dies ist der einzige Ort auf der Welt, an dem wasserstoffbetriebene Züge auf der Schiene verkehren. Das Experiment, das vor drei Jahren mit Zügen des französischen Unternehmens Alstom begann, war erfolgreich. Bis 2022 würden die auf diesen Strecken verkehrenden Züge 1,6 Millionen Liter Diesel pro Jahr verbrauchen. Dies war sowohl für das Klima als auch für den Haushalt ein schwerer Schlag.

Nach dem erfolgreichen Experiment beteiligte sich auch das ortsansässige Unternehmen Siemens an dem Prozess und schuf den Zug Mireo Plus H. Seit letztem Jahr verkehren diese Züge auf der Strecke Berlin-Brandenburg. Deutschland strebt in den nächsten Jahren eine vollständige Umstellung des Fahrzeugbestands im Güter- und Personenverkehr auf Wasserstoff an.

Das klingt schön, sogar idyllisch, aber es stellt sich eine wichtige Frage: Woher soll der ganze Wasserstoff kommen? Wie wird Wasserstoff im Allgemeinen gewonnen und welchen Platz wird er in der Energiewirtschaft der Zukunft einnehmen?

H2. Ohne "O"

Wasserstoff – das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Die Materie besteht zu 75 % aus Wasserstoff. Alles, von den Sternen bis zu unserem Trinkwasser, enthält Wasserstoff. Die Sonne über uns ist nichts weiter als eine Kugel aus kochendem Wasserstoff. In der Natur kommt es jedoch fast nie in gasförmiger Form (H2) vor.

Zur Gewinnung von Wasserstoff in der Industrie gibt es mehrere Hauptmethoden:

• Methangas wird bei einer Temperatur von 1000 Grad mit Wasserdampf vermischt. Als Ergebnis entstehen 3 Wasserstoff- und 1 Kohlendioxidmolekül: CH4 + H2O = CO + 3H2

• Wasserdampf wird auf 1000 Grad erhitzte Kohle (Koks) abgegeben. Ein Wasserstoff-, ein Kohlendioxidmolekül ergibt sich: C + H2O = CO + H2

• Wasser wird mit Salz gemischt: 2NaCl + 2H20 = 2NaOH + Cl2 + H2

• Elektrolyse von Wasser: 2H2O + (Elektrizität, hoher Druck) = 2H2 + O2

Die Liste ließe sich noch etwas verlängern, das Prinzip ist jedoch klar: Wasserstoff wird überwiegend aus Wasser oder Methangas gewonnen. Einige dieser Methoden sind nicht umweltfreundlich, andere wiederum sind wirtschaftlich unrentabel. Der Ökonom, Experte und Spezialist für „grüne Energie“ Farhad Parvizi sagt, dass es je nach Methode der industriellen Produktion von Wasserstoff elf „Schattierungen“ – Typen – gibt, von „schwarz“ bis „grün“. Der schmutzigste davon ist „schwarz“ und der sauberste ist natürlich „grüner“ Wasserstoff. Damit Wasserstoff als „grün“ gilt, darf bei seiner Herstellung kein Kohlendioxid in die Umwelt freigesetzt werden und es müssen erneuerbare Energiequellen (Sonne und Wind) genutzt werden.

Der Preis für ein Kilogramm Wasserstoff liegt auf dem Weltmarkt je nach Produktionsmethode zwischen 2 und 7 US-Dollar. Wasserstoff wird auch in anderen Bereichen als der Energieversorgung benötigt. Die wichtigste davon ist natürlich die chemische Industrie. Mehr als 50 % des weltweit produzierten Wasserstoffs fließen in die Ammoniakproduktion und 8 % in die Methanolproduktion. Ammoniak wird in Kunststoffen, Düngemitteln, Sprengstoffen usw. verwendet. Es ist wichtig, eine Korrektur vorzunehmen.

37 % des produzierten Wasserstoffs werden in der Ölindustrie verwendet – in den Hydrocracking- und Hydrotreating-Prozessen des „schwarzen Goldes“. Doch sobald die großflächige Nutzung von Wasserstoff im Energie- und Transportsektor beginnt, werden sich diese Zahlen natürlich völlig ändern.

Blick in die Zukunft

Ziel der Europäischen Union ist es, die Kohlendioxidemissionen bis 2050 auf Null zu reduzieren. Hierzu muss auch die Energieversorgung teilweise auf Wasserstoff umgestellt werden. Laut der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien wird Wasserstoff bis Mitte des Jahrhunderts 12 Prozent der Energieproduktion ausmachen. Die „Wasserstofferklärung“, eine der drei Schlüsselinitiativen zur Förderung grüner Energie bei der COP29 in Baku im Jahr 2024, priorisiert die Steigerung der sauberen Wasserstoffproduktion.

Aserbaidschan stellte auf der COP29 seine Nationale Strategische Überprüfung zum Thema Wasserstoff vor. Im nächsten Schritt wird ein Implementierungsplan für dieses Dokument erstellt. Doch an dieser Stelle stellen sich einige wichtige Fragen: Wie wird sich der globale Wasserstoffmarkt in naher und mittlerer Zukunft entwickeln? Wird Aserbaidschan dort seinen Platz einnehmen können? Wie, woraus und mit welchem ​​Verfahren können wir Wasserstoff erzeugen und wie können wir ihn auf den Weltmarkt bringen?

Fuad Hasanov, stellvertretender Direktor der Abteilung „Wasserstoff und grüne Technologien“ der Staatlichen Agentur für erneuerbare Energiequellen beim Energieministerium der Republik Aserbaidschan, sagte, dass Projekte zur Nutzung von Wasserstoff bereits in strategischen Dokumenten und Programmen unseres Landes aufgenommen wurden.

Ihm zufolge gibt es auch eine Wasserstoffkomponente in den „grünen“ Energiekorridoren, die sich entlang des Grunds des Schwarzen Meeres erstrecken und durch das Kaspische Meer und Aserbaidschan verlaufen: „Zentralasiatische Länder, darunter Usbekistan und Kasachstan, sind daran interessiert, „grüne“ Energiekorridore mit Aserbaidschan aufzubauen.“ „Eine dieser Komponenten ist der Export von ‚grünem‘ Wasserstoff und anderen ‚grünen‘ Gasen.“

Treibstoff des neuen Jahrhunderts

Prognosen gehen davon aus, dass der globale Wasserstoffmarkt von derzeit einer Milliarde Dollar bis 2030 auf 30 Milliarden Dollar anwachsen wird („Märkte und Märkte“). Eines der größten Hindernisse für die Marktentwicklung sind die Schwierigkeiten im mit der Speicherung und dem Transport von Wasserstoff. Die Vereinigten Arabischen Emirate haben sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 einen Anteil von 25 Prozent am globalen Wasserstoffmarkt zu erreichen. Dazu werden sie gemeinsame Projekte mit Deutschland umsetzen.

Japan stellt für die Forschung in diesem Bereich 100 Millionen Dollar bereit. Südkorea wird bis 2040, 40 Milliarden Dollar für den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur ausgeben. Der norwegische Energieriese Equinor bereitet gemeinsam mit Fortescue Future Industries den Bau einer großen Elektrolyseanlage in Australien vor.

Eltschin Targuliyev, Geschäftsführer von EcoEnergy, sagte, dass einige europäische Länder die Nutzung von Wasserstoffenergie bereits in ihre Gesetzgebung aufgenommen und „Roadmaps“ erstellt hätten.

Ohne die Umstellung einiger Industriezweige auf „grünen“ Wasserstoff ist das europäische Ziel einer CO2-Neutralität bis 2050 nicht zu erreichen. So ist beispielsweise die Stahlindustrie mit einem Umsatz von einer Billion US-Dollar für 7 % der in die Atmosphäre ausgestoßenen Schadstoffe verantwortlich. Das deutsche Unternehmen Uniper will bei der Herstellung des in dieser Industrie benötigten Ammoniaks „grünen“ Wasserstoff einsetzen.

Derzeit ist der aus Erdgas gewonnene „blaue“ Wasserstoff weiter verbreitet. Weltweit werden jährlich etwa 75 Millionen Tonnen Wasserstoff verbraucht. Mehr als Dreiviertel davon werden aus Erdgas gewonnen, wobei jährlich 205 Milliarden Kubikmeter Gas verbraucht werden. Dies sind etwas mehr als 6 % des weltweit verbrauchten Erdgases. Die restliche Menge wird fast vollständig aus Kohle („schwarz“) gewonnen, etwa 0,1 % werden durch Elektrolyse aus Wasser („grün“) gewonnen. Bei der Wasserstoffproduktion werden jährlich etwa 830 Millionen Tonnen CO2 in die Atmosphäre ausgestoßen. Würde der gesamte heute produzierte Wasserstoff durch Elektrolyse gewonnen, wären dafür jährlich 3.600 TWh Strom nötig – mehr als der Verbrauch der Europäischen Union.

Kurz gesagt: Die Bewältigung der klimatischen Herausforderungen wird ohne Wasserstoff nicht möglich sein. Doch dieser Markt ist im weitesten Sinne noch im Entstehen begriffen. Igor Yuschkov, Spezialist der Russischen Finanzuniversität und des Nationalen Fonds für Energiesicherheit, erklärte gegenüber AzVision.az, dass Transport, Speicherung usw. von Wasserstoff in Europa noch nicht möglich seien. Die notwendige Infrastruktur ist noch nicht vorhanden. Wie hoch der potenzielle Bedarf an Wasserstoff sein wird, ist noch nicht bekannt. Unter solch unsicheren Umständen ist es schwierig, Vorarbeiten zu leisten. Es besteht kein Zweifel, dass „grüner“ Wasserstoff in Europa an Popularität gewinnen wird. Möchte Aserbaidschan an diesem Markt teilnehmen, muss es zunächst Elektrolyseure bauen und mit dieser Methode Wasserstoff produzieren.

Der Experte meint, dass der Verkauf von Gas nach Europa für Aserbaidschan derzeit wirtschaftlich rentabler sei. Im Bereich des Gastransports gibt es keine ernsthaften Probleme. Aus diesem Grund erscheint es derzeit nicht ratsam, in die Infrastruktur zur Wasserstoffproduktion zu investieren. Aserbaidschan könnte sogar noch stärker profitieren, wenn es weiterhin Gas nach Europa verkaufen würde.

Doch derzeit zielt Aserbaidschan nicht nur auf Profit ab. Das Land ist zudem entschlossen, in puncto Verantwortung für den Klimaschutz mit gutem Beispiel voranzugehen und zu den Vorreitern im Bereich „grüner“ Energie zu gehören. In diesem Fall müssen Sie mit den nächsten beiden Punkten fortfahren.

Fünfzig Schattierungen von Gas

Es ist offensichtlich, dass es nicht möglich sein wird, „schwarzen“, „grauen“, „braunen“ und andere dunkle Wasserstoffarten auf den europäischen Markt zu bringen. Dies steht jedoch im Widerspruch zum Programm und zur Philosophie Aserbaidschans hinsichtlich der Umstellung auf „grüne“ Energie. Daher kann sich das Land auf die Gewinnung von Wasserstoff auf zwei Arten konzentrieren: „blau“ und „grün“.

Im ersten Fall geht es um die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas. Wird das dabei entstehende Kohlendioxid verwertet, ohne in die Atmosphäre freigesetzt zu werden, entspricht der gewonnene Wasserstoff in vollem Umfang den Umweltanforderungen. Aber verfügen wir hierfür über ausreichende Gasreserven? Schließlich exportiert Aserbaidschan derzeit Gas in 12 europäische Länder und verfügt über keine zusätzlichen Mengen, die es in die Wasserstoffproduktion stecken könnte.

Doch wie Präsident Ilham Aliyev in einem Interview mit dem Lokalfernsehen sagte, nehmen die nachgewiesenen Reserven des Landes stetig zu: „Vor einigen Jahren lag ihr Volumen bei 2,6 Billionen Kubikmetern.“ Doch nun wird dieser Wert durch die neu entdeckten Reserven noch weiter steigen. Darüber hinaus gibt es vielversprechende Projekte wie „Karabach“, „Babek“, „Asiman“ und andere Felder. „Dadurch steigern wir unser Potenzial.“

Dies bedeutet, dass es kein Gasproblem geben wird, wenn Aserbaidschan mit der Produktion von „blauem“ Wasserstoff beginnen möchte. Doch auch durch die Elektrolyse von kaspischem Wasser kann das Land „grünen“ Wasserstoff produzieren. Die hierfür erforderlichen alternativen Energien – Solar- und Windenergie – entwickeln sich im Land rasant.

Ilham Schaban, Energieexperte und Leiter des Ölforschungszentrums, sagte, wir hätten Gasreserven für 100 Jahre und könnten dieses Gas bis zur Verhängung des Verbots im Jahr 2050 an Europa verkaufen. Dann müssen wir auf „grüne Energie“ umsteigen. Durch den Bezug von „grünem“ Wasserstoff und „grünem“ Strom aus Wasser-, Wind- und Sonnenenergie können wir unser Exportpotenzial wieder diversifizieren.

Da die Wasserstoffenergie derzeit im Fokus wissenschaftlicher Forschungszentren steht, werden in den Weltmedien regelmäßig Nachrichten über neue Erfindungen und Entdeckungen auf diesem Gebiet veröffentlicht. Es ist möglich, dass sich die Technologien zur Wasserstoffproduktion rasch weiterentwickeln und die „grüne“ H2-Produktion in einigen Jahren durchaus zugänglich sein wird. Ein Problem bleibt jedoch bestehen: der Transport.

Zwei Gase in einer Leitung?

Wasserstoff lässt sich nicht wie Erdgas transportieren. Weil seine Moleküle viel kleiner sind als Methan. Daher kann es leicht zu Undichtigkeiten an den Rohrverbindungen kommen, die einen Verlust bedeuten. Für den Transport von Wasserstoff sind Rohre mit einer besonderen chemischen Zusammensetzung nötig. Sie werden teurer sein als die derzeitigen Rohre.

Der moldawische Energieexperte Sergey Unguryanu erklärte gegenüber AzVision, dass eine spezielle Infrastruktur erforderlich sei, da der Transport von Wasserstoff durch eine herkömmliche Gaspipeline Schwierigkeiten bereite. Wenn der Druck in einem herkömmlichen Gasverteilungsnetz 200–220 Atmosphären beträgt, sollte er für Wasserstoff über 400 Atmosphären liegen. Dazu gehören der Bau neuer Verdichterstationen und weiterer zusätzlicher Infrastruktureinrichtungen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Wasserstoff durch eine Mischung mit Erdgas im Verhältnis 20:80 zu transportieren. Hierbei werden zwei Gase gleichzeitig in einer Leitung transportiert.

Die Anteilseigner der Transadriatischen Pipeline haben bereits angekündigt, dass die TAP-Infrastruktur für Wasserstoff angepasst werden soll.

Es wird auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, Wasserstoff nicht durch Rohrleitungen zu transportieren, sondern ihn in eine flüssige Form zu komprimieren und in Tankwagen und wasserstoffbetriebenen Lastwagen zu transportieren.

Je nach Volumen der Wasserstoffexporte kann Aserbaidschan entscheiden, welche Option es wählt. Im Bereich des Wasserstofftransports dürften in naher Zukunft neue technologische Lösungen auftauchen. Denn in diesem Bereich steht alles noch ganz am Anfang.

Epilog

Leider ist es nicht möglich, aus den Erfahrungen hochentwickelter Länder beim Übergang zur Wasserstoffenergie zu lernen. Aus dem einfachen Grund, dass es auf diesem Gebiet noch kein fortschrittliches Land gibt. Jeder ist gleichermaßen ein Pionier. Wir werden parallel zur Welt in diese neue Richtung gehen. Um an der Spitze zu bleiben, ist es notwendig, ständig ein Auge auf neue Technologien und Märkte zu haben.

Natürlich wird Wasserstoff andere Energieformen nicht zu 100 % ersetzen. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts werden sich weder der Gas- noch der Ölmarkt ändern. Doch in der neuen „grünen“ Welt wird die Struktur des Energiemarktes anders sein als heute. Kein Energieträger wird dort den absolut dominierenden Anteil haben, wie das im letzten Jahrhundert beim Erdöl der Fall war. Länder, die Energieexporteure werden wollen, müssen in der Lage sein, in allen Segmenten dieses höchst diversifizierten Marktes der Zukunft wettbewerbsfähig zu sein. Einer dieser Bereiche, und vielleicht der wichtigste, wird zweifellos „grüner“ Wasserstoff sein.