Wasserstoffqualität und Farbenlehre
Erstellt am: 27.02.2023 | Stand des Wissens: 27.02.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Wasserstoff wird heute zu mehr als 90 Prozent aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Jedoch ist nur sogenannter grüner Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energien erzeugt wird, klimaneutral [BMWi20b] [IKEM20]. Um zwischen dem klimaneutralen grünen Wasserstoff und jenen, die auf fossilen Brennstoffen basieren, unterscheiden zu können, wurden farbliche Abstufungen der Klimaneutralität als nicht regulierte Kennzeichnung für die Herstellungsarten entwickelt. Anhand dieser sogenannten Farbenlehre wird der Wasserstoff entsprechend seiner verschiedenen Ausgangsstoffe und Herstellungsverfahren eingeordnet. In der Politik, Wissenschaft und Wirtschaft haben sich derzeit unterschiedliche Einordnungen von Wasserstoff in eine Farbenlehre entwickelt. Während in der nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) der Bundesregierung nur zwischen grauem, blauem, türkisem und grünem Wasserstoff unterschieden wird, gibt es zudem Ansätze, die eine detailliertere Einordnung anstreben [BMWi20b]. Das Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) hat beispielsweise im Rahmen der Kurzstudie Wasserstoff-Farbenlehre den in der Abbildung 1 dargestellten Wasserstoff-Regenbogen beschrieben, welcher insgesamt neun Farben beinhaltet und damit alle Erzeugungsmöglichkeiten abdeckt.
![Abb. 1: Die Farbenlehre von Wasserstoff im Wasserstoff-Regenbogen [Eintrag-Id:566303] farbenlehre h2.png](/servlet/is/567718/farbenlehre%20h2.png)
- Schwarzer Wasserstoff: wird auf Basis von Steinkohle, in der Regel durch eine Vergasungsmethode, erzeugt.
- Brauner Wasserstoff: wird, ähnlich wie schwarzer in der Regel durch eine Vergasungsmethode, auf Basis von Braunkohle erzeugt.
- Grauer Wasserstoff: wird gewöhnlich aus Erdgas durch den Dampfreformierungsprozess hergestellt.
- Weißer Wasserstoff: kommt in der in der natürlichen Umgebung vor und wird beispielsweise durch Fracking gewonnen.
- Blauer Wasserstoff: scheidet und speichert die produktionsbedingten Kohlenstoffdioxid-Emissionen des fossil hergestellten Wasserstoffs unterirdisch ab, was als sogenannte Carbon Capture and Storage (CCS)-Technologie bezeichnet wird. Im Rahmen eines Übergangsszenarios zu 100 Prozent grünem Wasserstoff wird seitens der NWS der Bundesregierung blauem Wasserstoff eine wichtige Rolle zugeschrieben, da es gegenwärtig nicht möglich ist, den gesamten Bedarf mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff zu decken [BMWi20b].
- Roter Wasserstoff: basiert auf Atomstrom, zum Beispiel mittels Elektrolyse erzeugt.
- Orangefarbener Wasserstoff: basiert auf Bioenergie.
- Türkiser Wasserstoff: wird durch den Methanpyrolyseprozess erzeugt, wobei Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten wird, der gespeichert werden kann.
- Grüner Wasserstoff: ist schließlich die einzige, nachhaltige Wasserstoffoption, die mittels Elektrolyse aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden kann.
Eine zusätzlich denkbare Herstellungsmöglichkeit von grünem Wasserstoff ist die thermochemische Wasserspaltung (TWS) mittels Sonnenenergie, welche jedoch noch weiterentwickelt werden muss. [IKEM20] [UBA22g]
Mit Blick in die Zukunft und auf einen voranschreitenden Einsatz sowie zur Vorbereitung auf einen zunehmenden Verbrauch von Wasserstoff muss auf politischer Ebene geklärt werden, wie die jeweiligen Verfahren und Farben im bestehenden Rechtsrahmen verbindlich festgelegt werden können und der entsprechend zertifizierte Wasserstoff tatsächlich beim Verbraucher und im jeweiligen Sektor ankommt [IKEM20].
Die Erneuerbare-Energie-Richtlinie II (RL 2018/2001/EU, kurz RED II) der Europäischen Union, welche bis zum 30. Juni 2021 in nationales Recht umgewandelt werden musste, sieht vor, dass für erneuerbare Gase (inklusive Wasserstoff) zukünftig Herkunftsnachweise erteilt werden müssen. Mit Blick in die Zukunft und zur Vorbereitung auf die zunehmenden Verbrauchsmengen von Wasserstoff ist deshalb eine verbindliche rechtliche Einordnung der Produktionsverfahren und Farben sinnvoll. Anhand von standardisierten Nachhaltigkeits- und Umweltkriterien können Wasserstoff und dessen Folgeprodukte bewertet und daraus zertifizierte Produkte abgeleitet werden. Diese geben Aufschluss über die Klimawirkung der jeweiligen Sektoren und jedem einzelnen Verbraucher Hilfestellung über sein Verbrauchsverhalten. Mögliche zentrale Nachhaltigkeits- und Umweltkriterien für eine standardisierte Bewertung sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Bewertet werden die Bereiche Strombezug, Emissionen, Umwelt- und soziale Wirkung [SRU21].
Mit Blick in die Zukunft und auf einen voranschreitenden Einsatz sowie zur Vorbereitung auf einen zunehmenden Verbrauch von Wasserstoff muss auf politischer Ebene geklärt werden, wie die jeweiligen Verfahren und Farben im bestehenden Rechtsrahmen verbindlich festgelegt werden können und der entsprechend zertifizierte Wasserstoff tatsächlich beim Verbraucher und im jeweiligen Sektor ankommt [IKEM20].
Die Erneuerbare-Energie-Richtlinie II (RL 2018/2001/EU, kurz RED II) der Europäischen Union, welche bis zum 30. Juni 2021 in nationales Recht umgewandelt werden musste, sieht vor, dass für erneuerbare Gase (inklusive Wasserstoff) zukünftig Herkunftsnachweise erteilt werden müssen. Mit Blick in die Zukunft und zur Vorbereitung auf die zunehmenden Verbrauchsmengen von Wasserstoff ist deshalb eine verbindliche rechtliche Einordnung der Produktionsverfahren und Farben sinnvoll. Anhand von standardisierten Nachhaltigkeits- und Umweltkriterien können Wasserstoff und dessen Folgeprodukte bewertet und daraus zertifizierte Produkte abgeleitet werden. Diese geben Aufschluss über die Klimawirkung der jeweiligen Sektoren und jedem einzelnen Verbraucher Hilfestellung über sein Verbrauchsverhalten. Mögliche zentrale Nachhaltigkeits- und Umweltkriterien für eine standardisierte Bewertung sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Bewertet werden die Bereiche Strombezug, Emissionen, Umwelt- und soziale Wirkung [SRU21].
![Abb. 2: Mögliche Zentrale Nachhaltigkeits- und Umweltkriterien für Wasserstoff und PtX-Folgeprodukte [Eintrag-Id:542218] nachhaltigkeits und umweltkriterien h2.png](/servlet/is/567718/nachhaltigkeits%20und%20umweltkriterien%20h2.png)