Wasserstoff wird sehr oft in den Medien sozusagen als der Heilsbringer der Energiewende dargestellt. Dabei werden die Gefahren, die mit dem Wasserstoff verbunden sind in alle Regel unterdrückt. Zu nennen wäre hier
Der volumetrische Brennwert von Wasserstoff (3,5 kWh/m3) ist deutlich kleiner als der von Methan (Erdgas) (11-13 kWh/m3), es werden dementsprechend größere Volumina benötigt.
Wasserstoff ist weitgehend ein Industrieprodukt, das auf verschiedenste Art z.B. aus fossilen Kohlenwasserstoffen, aber auch aus Wasser + elektrischem Strom (Elektrolyse) hergestellt werden kann. Wasserstoff kommt aber auch als Naturprodukt im Erduntergrund vor.
Wasserstoff ist farblos, dennoch hat sich zur Kennzeichnung der Herstellung bzw. der Herkunft eine Art Farbenlehre einebürgert:
Weißer (natürlicher) Wasserstoff
Wasserstoff ist im Untergrund in erheblichen aber bisher weitgehend unerforschten und ungenutzten Mengen vorhanden. Weltweit gibt es wahrscheinlich in gewaltigen Mengen unterirdische Wasserstoffvorräte. Er wurde in zahlreichen Gesteinen in Gebieten jenseits der Sedimentbecken gefunden, in denen Erdöl abgebaut wird.
Erstmals entdeckt wurden Vorkommen von weißem Wasserstoff in den 1970er Jahren. Dabei handelte es sich um Ausgasungen hydrothermaler Systeme. Die Entstehung von weißem Wasserstoff sowie sein Transport in der Erdkruste ist bisher wissenschaftlich noch weitgehend unverstanden. Daher existieren bislang weder Explorationsstrategien noch zuverlässige Potenzialanalysen. Seitdem wurden weitere Vorkommen entdeckt, darunter Quellen, die teils hohe Wasserstoffkonzentrationen aufweisen, Einschlüsse von Wasserstoff in Felsformationen und gelöster Wasserstoff in Grundwasser. Noch unklar ist, ob und inwiefern sich diese Quellen zukünftig technisch und wirtschaftlich nutzen lassen. Dieses Potential wird in wissenschaftlichen Studien sowie mit Probebohrungen untersucht. Neu entdeckte Quellen lassen darauf schließen, dass zumindest manche Quellen förderwürdig sind.
In Frankreich wurden mehrere Quellen identifiziert. Die Geologen Alain Prinzhofer und Eric Derville haben nachgewiesen, dass es in einem Dutzend Ländern, darunter Mali und die USA, große Reservoirs gibt. Ihr Potenzial ist jedoch nach wie vor schwer einzuschätzen.
Nach Abschätzung der Experten der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), die aktuelle wissenschaftliche Untersuchungen ausgewertet haben, wird auf Grundlage dieser Reaktionsprozesse in den Kerngebieten der Kontinente weltweit jährlich etwa eine Milliarde Kubikmeter Wasserstoff gebildet. Lokal könnten auf diese Weise nutzbare Wasserstoffansammlungen entstanden sein. Fraglich ist allerdings, ob sich diese Mengen auch tatsächlich in Vorkommen angereichert haben und heute verfügbar wären. Die Gründe: Wasserstoffmoleküle können sich leicht verflüchtigen, werden im Untergrund durch Mikroorganismen abgebaut und gehen zudem mineralogische Verbindungen ein. Natürlicher Wasserstoff ist in Bezug auf seine Mengen durch ständige Entstehung und Abbau mit seiner Umgebung in einer Art Gleichgewicht:
Insgesamt kann natürlicher Wasserstoff in der Erde in großen Mengen vorhanden sei, so dass der zukünftige Bedarf an Wasserstoff zumiundest teilweise durch diesen befriedigt werden kann.
Wasserstoff kann auf verschiedene Art und Weise gespeicher werden, von kleinen überirdischen Tanks bis zu großen unterirdischen Aquiferspeichern. Zu beachten sind die besonderen Eigenschaften des Wasserstoffs im Vergleich zu z.B. Methan oder CO2. So ist z.B. erst ab 1.500m Tiefe im Untergrund der hydrostatische Druck ausreichend, um eine gewünschte Wasserstoffdichte von 10kg/m3 zu haben. Speicherkapazitäten aber auch Speicherleistungen (der Ein- uns Ausspeicherung) sind deutlich von den gewählten Speichern abhängig.
Der Wasserstoff steht im Wärmemarkt im Wettbewerb mit der Geothermie. Im Bereich der Niedertemperaturwärme ist er jedoch nicht wettbewerksfähig. Zu beachten sind hier auch die erheblichen Gefahren, die von dem hochexplosiven Gas ausgehen und die Klimawirksamkeit beim Auftreten unvermeidlicher Leckagen. Wasserstoff gehört nicht in die Wohnbebauung und auch nicht in die industrielle Nutzung bei Temperauren bis zu 200 ºC. Auch bei höheren Temperaturen (Zementindustrie, Glasherstellung) ist meist eine direkte elektrische Bezeihung wirtschaftlicher. Wasserstoff entweicht leicht aus Speichern und anderen Infrastruktureinrichtungen wie Leitungen, Ventilen, Pumpstationen. Er steigt auch von unterirdischen Anlagen gravitativ getrieben zur Erdoberfläche, wo er dann in der Atmosphäre ein klimaschädliches Gas ist. Dort ist er dann 11-mal klimaschädlicher als CO2.
Eine Nutzung von Wasserstoff im Wärmemarkt kann nur durch eine erhebliche und dauerhafte staatliche Subventionierung ermöglicht werden. Auch mit grünem Wasserstoff betriebene Gaskraftwerke werden nur etwa 20-30% des Stroms wieder erzeugen können, der ursprünglich zur Wasserstofferzeugung eingesetzt wurde, 70-80% der eingesetzten Energie gehen bei diesem Technologieansatz zwangsläufig verloren.
Franke, Dieter, Martin Blumenberg und Martin Pein, Wasserstoffvorkommen im geologischen Untergrund, Commodity TopNews 63, 2023
McCollom, T. & Seewald, J. (2013): Serpentinites, Hydrogen, and Life. – In: Elements, 9, 129-134. https://doi.org/10.2113/gselements.9.2.129.
Lin, L.-H., Hall, J., Lippmann-Pipke, J., Ward, J. A., Sherwood Lollar, B., DeFlaun, M., Rothmel, R., Moser, D., Gihring, T.M., Mislowack, B. & Onstott, T.C. (2005): Radiolytic H2 in continental crust: Nuclear power for deep subsurface microbial communities. – I n: Geochemistry Geophysics, Geosystems 6(7). https://doi.org/10.1029/2004gc000907.
Drobner, E., Huber, H., Wächtershäuser, G., Rose, D. & Stetter, K. O. (1990): Pyrite formation linked with hydrogen evolution under anaerobic conditions. – In: Nature, 346; 742–744.https://doi.org/10.1038/346742a0.
Hirose, T., Kawagucci, S. & Suzuki, K. (2011): Mechanoradical H2 generation during simulated faulting: Implications for an earthquake- driven subsurface biosphere. – In:
Geophysical Research Letters, 38. doi.org/10.1029/2011gl048850.
Nandi, R. & Sengupta, S. (1998): Microbial Productionof Hydrogen: An Overview. Critical Reviewsin Microbiology, 24:1; 61–84. doi.org/10.1080/10408419891294181.
https://de.wikipedia.org/wiki/Natürlicher_Wasserstoff
https://www.golem.de/news/wasserstoff-natuerliche-quellen-sollen-angezapft-werden-2211-169876.html
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