Wasserstoff ist eine saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen, da er keine Treibhausgase oder Schadstoffe ausstößt. Wasserstoff im großen Maßstab zu produzieren und in verschiedenen Sektoren einzusetzen, ist jedoch eine lange und herausfordernde Aufgabe. Scrollen Sie nach unten, um mehr über den Wasserstoffenergiemarkt, seine vielfältigen Anwendungen und Zukunftsprognosen zu erfahren.
Inhaltsverzeichnis
Der globale Markt für Wasserstofferzeugung
Die Verwendungsmöglichkeiten von Wasserstoff
Die Zukunft des Wasserstoffs
Der globale Markt für Wasserstofferzeugung
Die Welt Hydrierung Es wird erwartet, dass der Stromerzeugungsmarkt mit einer jährlichen Wachstumsrate von wächst 10.5% bis 263.5 auf 2027 Milliarden US-Dollar steigen. Der steigende Bedarf an Wasserstoff für Brennstoffzellen in Elektrofahrzeugen und Raketen in der Luft- und Raumfahrtindustrie treibt den Markt voran.
Darüber hinaus haben Wirtschaftspolitiken, in denen sich Länder verpflichten, bis 2050 eine globale Dekarbonisierung zu erreichen, das Marktwachstum angekurbelt. Im Jahr 2020 hat die Europäische Union ein einzigartiges Gesetz geschaffen Hydrierung Politik, die Initiativen zur Produktion von grünem Wasserstoff unterstützt.
Der asiatisch-pazifische Raum gilt als der größte Markt für Hydrierung Erzeugung im Jahr 2022, wobei China den größten Anteil ausmacht. Siemens Energy (Deutschland), ENGIE (Frankreich) und Linde plc (Irland) sind die wichtigsten Global Player in diesem Bereich.
In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Anleger über Wasserstoff als Energiequelle, seine Anwendungen und seine Zukunft wissen sollten.
Was ist Wasserstoff?
Wasserstoff ist ein natürlich vorkommendes Gas und eines der am häufigsten vorkommenden chemischen Elemente. Es macht 75 % der Masse des Universums aus. Es ist eine umweltfreundlichere Alternative zu Methan. Wasser, Tiere, Pflanzen und Menschen enthalten alles Hydrierung Atome. Während es in fast allen Lebewesen vorkommt, ist Wasserstoff als Gas sehr selten.
Wasserstoff kann aus verschiedenen Ressourcen hergestellt werden, darunter Kernenergie, Biogas, Erdgas und erneuerbare Energien wie Sonne und Wind. Die größte Herausforderung besteht jedoch darin, Wasserstoff als Gas in großem Maßstab für den Antrieb von Unternehmen nutzbar zu machen.
Warum gilt Wasserstoff als unverzichtbar für die Zukunft?
Viele Jahre lang wurde Erdgas zur Wärme- und Stromerzeugung in Haushalten und Unternehmen eingesetzt. In den USA, 47% der Haushalte sind auf Erdgas und 36 % auf Strom angewiesen, während 85 % der Haushalte im Vereinigten Königreich auf Gas angewiesen sind.
Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas, das aus Öl- und Gasfeldern gewonnen wird. Die Industrie nutzt weiterhin Erdgas, weil es leicht verfügbar, kostengünstig und eine sauberere Alternative zu Kohle ist, dem schmutzigsten fossilen Brennstoff, auf den sich viele Länder in der Vergangenheit zum Heizen und zur Stromerzeugung verlassen haben.
Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht wertvolle Energie; Es gibt jedoch Kohlendioxid in die Atmosphäre ab und trägt so zum Klimawandel bei. Im Gegensatz dazu gibt Wasserstoff als Nebenprodukt nur Wasserdampf ab.
Wie unterscheidet sich grüner Wasserstoff von grauem und blauem Wasserstoff?
Blauer Wasserstoff wird aus nicht erneuerbaren Ressourcen auf zwei verschiedene Arten hergestellt. Die gebräuchlichste Methode ist die Dampfreformierung von Methan, die Wasserstoff in großen Mengen produziert und den größten Teil der weltweiten Produktion ausmacht. Bei diesem Verfahren wird ein Reformer verwendet, um Dampf bei hohen Temperaturen und Drücken mit Methan und einem Nickelkatalysator zur Reaktion zu bringen.
Die zweite Methode ist die autotherme Reformierung, bei der Sauerstoff, Kohlendioxid oder Dampf mit Methan reagieren, um Wasserstoff zu erzeugen. Der Nachteil dieser beiden Methoden besteht darin, dass sie Kohlenstoff als Nebenprodukt erzeugen, was eine Kohlenstoffabscheidung und -speicherung erfordert, um diesen Kohlenstoff einzufangen und zu speichern.
Alternativ lässt sich grüner Wasserstoff auch herstellen, indem man mit Strom einen Elektrolyseur antreibt, der Wasserstoff von Wassermolekülen trennt. Dadurch entsteht reiner Wasserstoff und es werden keine Nebenprodukte freigesetzt. Ein zusätzlicher Vorteil der Nutzung von Elektrizität besteht darin, dass überschüssiger Strom in die Elektrolyse umgeleitet werden kann, um so Wasserstoffgas zu erzeugen, das für den zukünftigen Energiebedarf gespeichert werden kann.
Grauer Wasserstoff schließlich wird aus fossilen Brennstoffen hergestellt, ist relativ günstig und wird häufig zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Leider werden pro 1 kg grauem Wasserstoff 10 kg Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Daher gilt er als die am wenigsten erneuerbare Form von Wasserstoff.
Die Verwendungsmöglichkeiten von Wasserstoff
Wasserstoff hat eine Vielzahl von Anwendungen und wird in verschiedenen industriellen Prozessen eingesetzt. In den Vereinigten Staaten wird fast der gesamte Wasserstoff zur Raffinierung von Erdöl, zur Verarbeitung von Lebensmitteln, zur Herstellung von Düngemitteln und zur Behandlung von Metallen verwendet. Die Erdölraffinerien des Landes nutzen Wasserstoff, um den Schwefelgehalt von Kraftstoffen zu reduzieren.
Wird für die Erforschung des Weltraums verwendet
Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) nutzt seit den 1950er Jahren Wasserstoff als Raketentreibstoff. Die NASA war die erste, die elektrische Systeme von Raumfahrzeugen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen versorgte.
Wasserstoff-Brennstoffzellen erzeugen Strom
Durch die Kombination von Sauerstoff- und Wasserstoffatomen Hydrierung Brennstoffzellen erzeugen Strom. Wie eine Batterie reagiert Wasserstoff in einer elektrochemischen Zelle mit Sauerstoff, um Strom zu erzeugen. Es stehen verschiedene Arten von Brennstoffzellen für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung.
Kleine Brennstoffzellen können Mobiltelefone und Computer mit Strom versorgen. Im Gegensatz dazu können große Brennstoffzellen Stromnetze mit Strom versorgen, Notstrom in Gebäuden bereitstellen und Strom in Gebieten liefern, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.
Im Jahr 2021 gab es in den Vereinigten Staaten an 166 Standorten etwa 113 in Betrieb befindliche Brennstoffzellen-Stromgeneratoren mit einer Gesamtkapazität von etwa 260 Megawatt (MW). Mit einer Erzeugungskapazität von rund 16 MW ist die Bridgeport (Connecticut) Fuel Cell die größte einzelne Brennstoffzellenanlage.
Die nächstgrößere Anlage, das Red Lion Energy Center in Delaware, verfügt über eine Stromerzeugungskapazität von 6 MW. Fast alle dieser in Betrieb befindlichen Brennstoffzellen nutzen Pipeline-Erdgas als Wasserstoffquelle, während andere Deponiegas und Biogas nutzen.
Wird in Kraftwerken verwendet
Es besteht ein wachsendes Interesse an der Nutzung Hydrierung in Kraftwerken in den Vereinigten Staaten. Mehrere Kraftwerke haben ihren Wunsch bekundet, in Verbrennungsgasturbinen mit einem Erdgas-Wasserstoff-Brennstoffgemisch zu arbeiten. Beispielsweise plant die 485-MW-Anlage Long Ridge Energy Generation in Ohio, die über eine Gasfeuerungsturbine verfügt, die mit einer Brennstoffmischung aus 95 % Erdgas und 5 % Wasserstoff betrieben wird, die Verwendung von 100 % grünem Wasserstoff, der aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt wird.
Ein weiteres Beispiel ist das Kraftwerk der Intermountain Power Agency in Utah, das die Umwandlung eines bestehenden Kohlekraftwerks in ein kombiniertes Gaskraftwerk plant, das zunächst bis zu 30 % Wasserstoff und schließlich 100 % grünen Wasserstoff verwenden soll.
Wird in Fahrzeugen verwendet
Gemäß dem Energy Policy Act von 1992 Hydrierung gilt als Alternative zum Fahrzeugkraftstoff. Es besteht ein wachsendes Interesse an Wasserstoff, da er Brennstoffzellen in emissionsfreien Fahrzeugen antreiben kann, das Potenzial für einen hohen Wirkungsgrad aufweist und über vielversprechendes Potenzial für die heimische Produktion verfügt.
Eine Brennstoffzelle kann zwei- bis dreimal effektiver sein als Verbrennungsmotoren, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Wasserstoff kann auch als Treibstoff für Verbrennungsmotoren verwendet werden, allerdings setzt er Stickoxide frei.
Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge gibt es heute weniger, weil Brennstoffzellen sind teuer und es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Wasserstofftankstellen. In den Vereinigten Staaten gibt es etwa 48 Wasserstofftankstellen, und fast alle befinden sich in Kalifornien.
Länder, die zu einer grünen Wasserstoffwirtschaft übergehen
Australien: Obwohl Australien auf den Märkten für grünen Wasserstoff nur eine vernachlässigbare Präsenz hat, hat es mit verschiedenen Organisationen zusammengearbeitet, um Solar- und Windprojekte zu entwickeln, die die Produktion erneuerbaren Wasserstoffs fördern.
Kanada: Dank gemeinsamer Partnerschaften und Investitionen des privaten und öffentlichen Sektors verfügt Kanada über ein florierendes Wasserstoff- und Brennstoffzellensegment. Auch Global Player in diesem Segment wie Ballard Power Systems und Hydrogenics haben ihren Sitz in Kanada.
China: Wasserstofffahrzeuge sind hierzulande steuerfrei und Wasserstoff gilt als potenzielles Mittel zur Dekarbonisierung des Transportwesens. Darüber hinaus gilt Wuhan als Wasserstoffstadt, da die Stadt die Eröffnung von mindestens 100 Tankstellen plant Stationen für Brennstoffzellenfahrzeuge von 2025.
Japan: Japan ist dank der Automobilhersteller Toyota und Honda weltweit führend bei der Herstellung von Wasserstoff-Brennstoffzellen. Das Land ist außerdem bestrebt, von Flüssigerdgas auf grünen Wasserstoff umzusteigen.
Die Zukunft des Wasserstoffs
Wasserstoffbedarf
Kurzfristig, Hydrierung werden in Sektoren eingesetzt, in denen ein gesellschaftlicher Druck zur Dekarbonisierung besteht. Konsumgüterunternehmen in der EU interessieren sich zunehmend für erneuerbare Energiequellen.
Es wird erwartet, dass Wasserstoff in naher Zukunft die industrielle Rohstoff- und Stromerzeugung dekarbonisieren wird. Langfristig wird die Produktion von Ammoniak und aus Wasserstoff gewonnenen synthetischen Kohlenwasserstoffkraftstoffen die Dekarbonisierung der am schwierigsten zu reduzierenden Sektoren wie der Luftfahrt ermöglichen.
Wasserstoffversorgung
Die Verwendung von Hydrierung wird sich nur dann durchsetzen, wenn die Kosten für grünen Wasserstoff deutlich sinken. Blauer Wasserstoff wird höchstwahrscheinlich zur Deckung der Nachfrage eingesetzt, wenn die Preise kurzfristig hoch sind.
Wasserstoffverteilung
Für die Wasserstoffversorgung wird ein effizientes Verteilungssystem vorhanden sein, einschließlich einer gut vernetzten Pipeline sowie Schiffen und Lastkraftwagen. Weil ein engagierter Hydrierung Da das Erdgasnetz nicht so weit verteilt sein wird wie das derzeitige Erdgasnetz, wird eine Wasserstoffverteilung über LKWs erforderlich sein. Importe über Pipelines und Schiffe werden für die Deckung der Inlandsnachfrage von entscheidender Bedeutung sein.
Angesichts der hohen Transportkosten wird lokaler Wasserstoff, der aus kostengünstigem erneuerbarem Strom hergestellt wird, gegenüber importiertem Wasserstoff konkurrenzfähig bleiben. Mit steigender Nachfrage nach Wasserstoff wird eine zentrale Produktion über eine Pipeline-Struktur bis hin zu Großspeichern immer attraktiver.
Politische Perspektive
Europa wird höchstwahrscheinlich die Wasserstoffindustrie vorantreiben und neue Möglichkeiten in anderen Regionen eröffnen, beispielsweise durch die Produktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen in Asien und den Export erneuerbarer Ressourcen aus dem Nahen Osten und Nordamerika.
Für eine kurzfristige Wasserstoffversorgung müssen die Kosten für Elektrolyseure und Brennstoffzellen gesenkt werden. Allerdings wird Wasserstoff immer teurer sein als fossile Brennstoffe, weshalb politische Anreize erforderlich sind, um wettbewerbsfähig zu sein.
