Grüner Wasserstoff: Wie entsteht Wasserstoff durch Elektrolyse?

Im Gegensatz zur konventionellen Wasserstoffproduktion entstehen bei der eigentlichen Elektrolyse keine CO₂-Emissionen aus fossilen Rohstoffen.

Wie funktioniert die Herstellung von grünem Wasserstoff?

Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe elektrischer Energie in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

Der erzeugte Wasserstoff entsteht an der Kathode, während an der Anode Sauerstoff freigesetzt wird.

Für die industrielle Wasserstoffproduktion kommen unterschiedliche Elektrolyseverfahren zum Einsatz. Zu den wichtigsten Technologien gehören die alkalische Elektrolyse und die PEM-Elektrolyse (Proton Exchange Membrane). Welche Technologie eingesetzt wird, hängt unter anderem von Leistung, Betriebsweise, Dynamik und den Anforderungen an die Anlage ab.

Warum ist grüner Wasserstoff wichtig?

Der große Vorteil von grünem Wasserstoff liegt in der Kombination aus erneuerbarer Stromerzeugung und speicherbarer chemischer Energie.
Wind- und Solarenergie stehen nicht jederzeit in gleicher Menge zur Verfügung. Mit Hilfe der Elektrolyse kann überschüssiger erneuerbarer Strom genutzt werden, um Wasserstoff zu erzeugen. Dieser kann anschließend gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwendet oder an einen Verbraucher geliefert werden.

Damit kann Wasserstoff eine Verbindung zwischen Stromerzeugung, Speicherung und industrieller Nutzung herstellen.

Was passiert mit dem erzeugten Wasserstoff?

Nach der Elektrolyse wird der Wasserstoff zunächst aufbereitet und je nach Anwendung verdichtet. Für eine kontinuierliche Versorgung kann anschließend eine Speicherung erforderlich sein.

Stationäre Wasserstoffspeicher dienen beispielsweise als Puffer zwischen Elektrolyse und Verbraucher. Sie können Produktionsschwankungen ausgleichen und ermöglichen es, Wasserstoff unabhängig vom aktuellen Betriebszustand des Elektrolyseurs bereitzustellen.

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Druckniveaus und Speichervolumina zum Einsatz.

Warum sind Druckbehälter ein wichtiger Teil der Anlage?

Die Wasserstoffproduktion endet nicht mit dem Elektrolyseur. Zwischen Erzeugung und Nutzung liegen weitere Prozessschritte wie Aufbereitung, Verdichtung und Speicherung.

Für die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff werden entsprechend ausgelegte Druckbehälter benötigt. Anforderungen an Druck, Volumen, Werkstoffe, Prüfungen und Aufstellung hängen von der jeweiligen Anwendung und dem Anlagenkonzept ab.

VAKO fertigt Typ-1-Wasserstoffdruckbehälter für stationäre Anwendungen und unterschiedliche Einsatzbereiche. Die Behälter kommen unter anderem in Elektrolyseanlagen, Industrieprojekten, Forschungsanlagen und Energieprojekten zum Einsatz.

Vom erneuerbaren Strom zum gespeicherten Wasserstoff

Die Herstellung von grünem Wasserstoff lässt sich vereinfacht als Prozesskette darstellen:

Erneuerbare Energie → Elektrolyse → Wasserstoffaufbereitung → Verdichtung → Speicherung → Nutzung

Jeder dieser Schritte stellt eigene technische Anforderungen. Der Elektrolyseur erzeugt den Wasserstoff, Verdichter passen das Druckniveau an und Druckbehälter ermöglichen eine sichere und bedarfsgerechte Speicherung.