Grüner Wasserstoff

Zukunftsträchtige Energietechnologien

Grüner Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein einer klimaneutralen Energiezukunft. Derzeit erforschen Wissenschaftler:innen neue Wege, um Wasserstoff oder andere Chemikalien direkt mit Sonnenlicht und ohne den Umweg über Strom herzustellen.

Wasserstoff kann vielseitig genutzt werden: Er ist ein essenzieller Baustein der Chemie, lässt sich speichern, transportieren und bei Bedarf in nutzbare Energie umwandeln. Der Großteil des heute verfügbaren Wasserstoffs stammt allerdings aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas und ist somit nicht CO2-neutral. Eine Möglichkeit, umweltfreundlichen Wasserstoff herzustellen, ist die Elektrolyse, bei der Wasser mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Energiequellen in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Diese Technologie ist jedoch kostenintensiv und der große Bedarf an erneuerbaren Strom noch eine Herausforderung. Forschende suchen daher nach Alternativen zur Herstellung von Wasserstoff.

Sonnenlicht zur Wasserstofferzeugung

Ein vielversprechender Ansatz ist die photochemische Wasserstoffproduktion. Dabei wird Sonnenlicht direkt genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Photochemische Prozesse können für die Herstellung von Wasserstoff, aber auch für andere Chemikalien, wie Ethanol oder Ethen angewandt werden. Am AEE – Institut für Nachhaltige Technologien, Mitglied im ACR-Forschungsnetzwerk, arbeiten Forschende an Verfahren für die solare Chemikalienherstellung, unter anderem auch Wasserstofferzeugung. „Ein großer Vorteil dieser Methode ist, dass die gesamte Wasserstoffproduktion in einem Schritt abläuft“, erklärt Bettina Muster-Slawitsch, Leiterin der Forschungsgruppe Wasser- und Prozesstechnologien am AEE INTEC, „Die Energie kommt direkt aus der Sonne und die Photonen, die Lichtteilchen, spalten das Wasser. Dadurch entstehen weniger Umwandlungsverluste, weil keine zusätzlichen Geräte oder Stromumwandlungen nötig sind.“

„Ein großer Vorteil dieser Methode ist, dass die gesamte Wasserstoffproduktion in einem Schritt abläuft“ - Bettina Muster-Slawitsch, AEE INTEC

Das hat Potenzial, Wasserstoff oder auch andere Chemikalien dezentral und günstiger zu erzeugen als bisherige Verfahren. Zwar steckt die Technologie noch in Kinderschuhen, sie könnte aber eine neue Generation von Solarkollektoren ermöglichen.

Solarkollektoren der Zukunft

Langfristig sollen zukünftige Multiprodukt- Solarkollektoren in dezentralen Energieversorgungssystemen eingesetzt werden. Damit ließen sich an einem Ort Strom, Wärme und chemische Energieträger wie Wasserstoff gleichzeitig gewinnen. „Uns ist es wichtig, das gesamte solare Spektrum bestmöglich zu nutzen“, erklärt Muster-Slawitsch, „Das macht die Technologie besonders interessant für dezentrale Energieversorgungssysteme für flächeneffiziente Energieproduktion.“ Aktuell arbeiten die Forschenden daran, die Prozesse unter realem Sonnenlicht zu testen, ein wichtiger Schritt in Richtung praktischer Anwendung. 

Angewandte Forschung

Das AEE INTEC zählt zu den führenden europäischen Instituten für angewandte Forschung im Bereich erneuerbarer Energie und Ressourceneffizienz. In den drei Zielgruppenbereichen „Gebäude“, „Städte & Netze“ und „Industrielle Systeme“ sowie in den drei technologischen Arbeitsgruppen „Erneuerbare Energien“, „Thermische Speicher“ und „Wasser- und Prozesstechnologien“ begleitet das Institut Projekte von der Grundlagenforschung bis zur industriellen Umsetzung. „Unsere Mission ist, Ideen auf den Boden zu bringen und zu demonstrieren“, betont Geschäftsführer Christoph Brunner. Die Technologieentwicklung der photochemischen Wasserstoffproduktion wird mittelfristig dazu beitragen, dass Wasserstoff und Chemikalien nachhaltig für den Einsatz in unterschiedlichen Industriesektoren erzeugt werden können. Unterstützung erhält das Institut unter anderem vom Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus.

Hinweis: Entgeltliche Einschaltung des BMWET