Die Energiewende ist längst kein ferner Begriff mehr, sondern ein dringliches Gebot der Stunde. In einer Zeit, in der der Klimawandel immer spürbarer wird und die Ressourcen knapper werden, ist eine Umstellung auf nachhaltige Energiequellen unerlässlich. Ein Schlüsselelement, das dabei zunehmend an Bedeutung gewinnt und als potenzieller Gamechanger betrachtet wird, ist Wasserstoff.

In diesem Blogartikel werden wir das Trendthema Wasserstoff beleuchten, seine Herstellungsmethoden, Einsatzbereiche, ökologischen und wirtschaftlichen Potenziale sowie die Rolle der Prozessautomatisierung in der Wasserstoff-Industrie diskutieren.

Springe zum Punkt:

• Die Bedeutung der Energiewende und Wasserstoff als Schlüssel dazu
• Herstellung von Wasserstoff und die Bedeutung von grünem Wasserstoff
• Einsatzbereiche von Wasserstoff in verschiedenen Sektoren
• Zukünftige Entwicklungen und Herausforderungen
• Die entscheidende Rolle der Prozessautomatisierung für grünen Wasserstoff in der Industrie
• RÖSBERG - For a better future

Die Energiewende steht für den Übergang von fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Energien und einer nachhaltigeren Energieversorgung, daher wird Wasserstoff als vorteilhafte Alternative gesehen. Seine vielseitige Anwendbarkeit und das Potenzial zur Speicherung von Energie machen ihn zu einem vielversprechenden Kandidaten.

Inmitten der zunehmenden Dringlichkeit, den Klimawandel einzudämmen, sucht Europa nach innovativen Lösungen, um seine ehrgeizigen Klimaziele zu erreichen. Die Bedeutung von Wasserstoff ist auch in politischen Kreisen ein priorisiertes Thema. Im Juli 2020 präsentierte die Europäische Union eine neue Wasserstoffstrategie. Dabei spielt das kleinste, chemische Element eine entscheidende Rolle im Bestreben, bis 2050 eine Wirtschaft in Europa zu schaffen, die klimaneutral ist.

Die Europäische Wasserstoffstrategie: Ein Meilenstein auf dem Weg zur Dekarbonisierung

Die Europäische Wasserstoffstrategie, veröffentlicht von der Europäischen Kommission, ist ein wegweisender Schritt, um die Nutzung von Wasserstoff als saubere Energiequelle zu fördern. Diese Strategie zielt darauf ab, den Einsatz von grünem Wasserstoff zu skalieren, der durch Elektrolyse mit erneuerbaren Energien hergestellt wird, und gleichzeitig die Kosten für die Produktion von Wasserstoff zu senken. 

Wasserstoff bietet eine vielversprechende Lösung für die Reduzierung von Treibhausgasemissionen in verschiedenen Sektoren, insbesondere in solchen, die schwer zu dekarbonisieren sind, wie etwa der Schwerindustrie, dem Verkehrssektor und der Energieerzeugung. Durch die Umstellung auf Wasserstoff als saubere Energiequelle können diese Sektoren ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und so zur Verringerung der Gesamtemissionen beitragen.

Wasserstoff kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden, darunter durch Elektrolyse von Wasser, Reformierung von Erdgas oder Biomasse, sowie durch thermochemische Verfahren. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch im CO2-Ausstoß: Während konventionell erzeugter Wasserstoff CO2-emittierend ist, wird bei der Elektrolyse mit erneuerbarem Strom grüner Wasserstoff produziert, der frei von CO2 ist. Doch bevor wir über die Potenziale von grünem Wasserstoff sprechen, ist es wichtig, die verschiedenen Herstellungsmethoden im Detail zu betrachten.

Grauer Wasserstoff: Traditionelle Herstellung mit hohen CO2-Emissionen

Grauer Wasserstoff wird derzeit hauptsächlich durch den Steam-Methane-Reforming-Prozess (SMR) hergestellt, bei dem Methan mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen und Drücken reagiert. Dabei entsteht Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Zwischenprodukt, welches dann weiter zu Kohlendioxid und Wasserstoff reagiert. Dieser Prozess ist jedoch stark CO2-emittierend, da das entstehende Kohlendioxid meist ungenutzt in die Atmosphäre entlassen wird. Grauer Wasserstoff wird vor allem in der chemischen Industrie und zur Ammoniakproduktion eingesetzt.

Blauer Wasserstoff: CO2-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Dioxide Capture and Storage) als Teil der Lösung

Blauer Wasserstoff entsteht ebenfalls durch den SMR-Prozess, jedoch mit dem entscheidenden Unterschied, dass das entstehende Kohlendioxid abgeschieden und gespeichert wird. Diese Technologie wird als CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) bezeichnet und ist ein wichtiger Schritt, um die CO2-Emissionen bei der Wasserstoffproduktion zu reduzieren. Blauer Wasserstoff könnte daher eine Übergangslösung sein, während gleichzeitig die grüne Wasserstoffproduktion hochgefahren wird.

Grüner Wasserstoff: Die Zukunft der emissionsfreien Energieerzeugung

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse hergestellt, einem Prozess, bei dem Wasser mithilfe von erneuerbaren Energien wie Sonne oder Wind in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Da bei diesem Prozess keine fossilen Brennstoffe verwendet werden, entstehen keinerlei CO2-Emissionen. Grüner Wasserstoff gilt daher als der nachhaltigste und umweltfreundlichste Wasserstofftyp und spielt eine entscheidende Rolle in der Vision einer kohlenstoffarmen Zukunft.

Seine Herstellung mittels Elektrolyse ist noch vergleichsweise teuer und energieintensiv. Doch durch technologische Fortschritte und Skaleneffekte könnten die Kosten in den kommenden Jahren deutlich sinken. Neue Elektrolyseverfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die alkalische Elektrolyse zeigen vielversprechende Ansätze, um die Effizienz zu steigern. Zudem sind Investitionen in den Ausbau erneuerbarer Energien und die Schaffung einer entsprechenden Infrastruktur entscheidend, um die Produktion von grünem Wasserstoff zu skalieren und seine Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern.

Die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff sind äußerst vielfältig und erstrecken sich über eine breite Palette von Sektoren. So zum Beispiel der Verkehrssektor: Hier eröffnet Wasserstoff als alternative Antriebsquelle für Fahrzeuge neue Perspektiven.

Neben dem Verkehr spielt Wasserstoff auch eine wichtige Rolle in der Energiespeicherung. Als saisonaler Energiespeicher kann Wasserstoff überschüssige erneuerbare Energie speichern und bei Bedarf wieder abgeben, was dazu beiträgt, die Schwankungen in der Stromerzeugung aus Wind und Sonne auszugleichen. Darüber hinaus ermöglicht die Kopplung von Wasserstoffproduktion und -nutzung mit erneuerbaren Energiequellen eine flexible und dezentrale Energieversorgung, die auf lokaler Ebene angepasst werden kann.

In unserer Industrie hat Wasserstoff das Potenzial, bedeutende Veränderungen herbeizuführen. Als Energiequelle für industrielle Prozesse kann Wasserstoff fossile Brennstoffe wie Erdgas oder Kohle ersetzen. Insbesondere in den energieintensiven Branchen wie der Stahl- und Chemieindustrie, kann er die Produktion nachhaltiger gestalten und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen stärken.

Chemische Industrie: Effiziente Produktionsprozesse und grüne Chemie

In der chemischen Industrie spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle bei der Herstellung von Ammoniak, Methanol und anderen wichtigen Chemikalien. Darüber hinaus bietet Wasserstoff die Möglichkeit, neue Wege in der grünen Chemie zu gehen und nachhaltigere Produkte zu entwickeln.

Stahlindustrie: Reduktion von CO2-Emissionen und Innovationspotential

Die Stahlproduktion hat noch immer einen der energieintensivsten Herstellungsprozesse und trägt erheblich zur CO2-Belastung bei. Wasserstoff kann hier als Reduktionsmittel eingesetzt werden, um die Verbrennung von Kohlenstoff zu vermeiden und die CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren. Dies eröffnet nicht nur Möglichkeiten zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie, sondern bietet auch Raum für technologische Innovationen und neue Geschäftsmodelle.

Pharmaindustrie: Nachhaltige Herstellung und Qualitätsstandards

In der Pharmaindustrie werden strenge Qualitätsstandards und Umweltauflagen eingehalten, um die Sicherheit und Wirksamkeit von Arzneimitteln zu gewährleisten. Wasserstoff kann hier als sauberer und zuverlässiger Energieträger eingesetzt werden, um Produktionsprozesse zu optimieren und gleichzeitig Umweltbelastungen zu minimieren. Durch den Einsatz von grünem Wasserstoff können Pharmahersteller ihre Nachhaltigkeitsziele erreichen und gleichzeitig die Qualität ihrer Produkte steigern.      

Food&Beverage-Industrie: Effiziente Wärme- und Stromversorgung

In der Food&Beverage-Industrie werden große Mengen an Energie für die Produktion, Verarbeitung und Lagerung von Lebensmitteln benötigt. Wasserstoff kann hier als effizienter Energieträger dienen, um Wärme und Strom bereitzustellen und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Durch den Einsatz von Wasserstoffbrennern und -kraftwerken können Lebensmittelhersteller ihre Energiekosten senken und zur Nachhaltigkeit ihrer Betriebe beitragen.

Die Zukunftsaussichten für grünen Wasserstoff in der Industrie sind vielversprechend, aber es gibt noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Sie spielt hier die entscheidende Rolle bei der Umsetzung der Energiewende und in diesem Kontext wird grüner Wasserstoff als Schlüsseltechnologie betrachtet.

Trotz seiner vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten stehen Industrieunternehmen vor Herausforderungen bei der Integration von grünem Wasserstoff in ihre bestehenden Prozesse und Infrastrukturen. Eine der größten Herausforderungen ist die Bereitstellung einer ausreichenden Menge an grünem Wasserstoff zu wettbewerbsfähigen Preisen. Die Skalierung der Produktion und die Senkung der Herstellungskosten sind daher entscheidende Faktoren für den Erfolg.

Darüber hinaus erfordert die Umstellung auf grünen Wasserstoff oft auch Investitionen in neue Technologien und Anlagen, was mit zusätzlichen Kosten verbunden sein kann.

In der Industrie spielt die Prozessautomatisierung eine zentrale und unverzichtbare Rolle bei der Herstellung und Nutzung von grünem Wasserstoff. Diese Technologie ist von grundlegender Bedeutung für die effiziente und zuverlässige Steuerung sämtlicher Prozesse – von der Produktion über die Speicherung bis hin zur Nutzung von Wasserstoff. Insbesondere für grünen Wasserstoff, der, wie oben erläutert, aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind gewonnen wird, ist eine optimale Prozessautomatisierung von entscheidender Bedeutung, um die Nachhaltigkeit und Effizienz dieser Prozesse sicherzustellen.

Steuerung und Überwachung von Wasserstoffanlagen

Die Automatisierung von Wasserstoffanlagen ermöglicht eine präzise Steuerung und Überwachung sämtlicher Prozesse, die für die Herstellung erforderlich sind. Dies umfasst die Elektrolyse von Wasser, die Kompression und Speicherung, sowie die Bereitstellung für verschiedene Anwendungen. Durch die Automatisierung können Parameter wie Temperatur, Druck, Durchflussrate und Reinheitsgrad kontinuierlich überwacht und entsprechend den Anforderungen optimiert werden. Dadurch wird nicht nur die Produktqualität verbessert, sondern auch die Effizienz der Anlagen maximiert.

Visualisierung und Datenauswertung

Prozessautomatisierungssysteme bieten fortschrittliche Visualisierungstools, die es den Betreibern ermöglichen, den Betriebszustand der Wasserstoffanlagen in Echtzeit zu überwachen und zu analysieren. Durch benutzerfreundliche Schnittstellen können relevante Prozessdaten und Leistungsindikatoren auf einen Blick dargestellt werden, was eine schnelle und fundierte Entscheidungsfindung ermöglicht. Auch ermöglichen fortgeschrittene Analysetools die Auswertung historischer Daten und die Identifizierung von Trends und Mustern, die zur kontinuierlichen Verbesserung der Anlagenleistung beitragen.

Neuanlage, Erweiterung oder Migration

Die Implementierung von Prozessautomatisierungssystemen kann in verschiedenen Szenarien erfolgen, einschließlich der Errichtung neuer Wasserstoffanlagen, der Erweiterung bestehender Anlagen oder der Migration von konventionellen zu grünen Wasserstoffproduktionstechnologien. In jedem Fall ist eine sorgfältige Planung und Integration erforderlich, um sicherzustellen, dass die Automatisierungslösungen den spezifischen Anforderungen und Herausforderungen der jeweiligen Anlage gerecht werden.

Die Prozessautomatisierung ist somit ein entscheidender Enabler für die erfolgreichen Umstellungen in der Industrie. Sie ermöglicht nicht nur eine effiziente und zuverlässige Produktion und Nutzung von grünem Wasserstoff, sondern trägt auch zur Optimierung der Betriebsabläufe, zur Verbesserung der Produktqualität und zur Minimierung von Betriebskosten bei. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung und Anwendung innovativer Automatisierungstechnologien können Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken und einen nachhaltigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Als führendes Unternehmen auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik ist RÖSBERG ein verlässlicher Partner für Industrieunternehmen, die ihre Prozesse im Zusammenhang mit der Nutzung von grünem Wasserstoff umstellen oder optimieren möchten. Mit langjähriger Erfahrung und einem erstklassigen Team von Ingenieuren und Experten bietet RÖSBERG maßgeschneiderte Lösungen auf höchstem technischem Niveau für sämtliche Anforderungen der Prozessindustrie.

Die Integration von Automatisierungslösungen ermöglicht eine präzise Steuerung und Überwachung sämtlicher Prozesse, die für die Herstellung und Nutzung von grünem Wasserstoff erforderlich sind. Von der Planung und Implementierung neuer Anlagen bis hin zur Erweiterung bestehender Anlagen oder der Migration zu grünen Wasserstofftechnologien – RÖSBERG Automatisierungstechnik bietet umfassende Unterstützung und Expertise für alle Phasen des Projektlebenszyklus.

Durch die enge Zusammenarbeit mit unseren Kunden verstehen wir deren spezifische Anforderungen und Herausforderungen und entwickeln maßgeschneiderte Automatisierungslösungen, die eine optimale Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit gewährleisten.

Mit RÖSBERG als Partner können Industrieunternehmen sicher sein, dass sie über erstklassige Automatisierungslösungen verfügen, die auf dem neuesten Stand der Technik sind und ihnen helfen, ihre Ziele im Zusammenhang mit der Nutzung von grünem Wasserstoff zu erreichen. Wir sind stolz darauf, unseren Kunden dabei zu helfen, ihre Prozesse zu optimieren, ihre Effizienz zu steigern und einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung zu leisten.