EARTH2 – Grüne Wasserstoff-Technologie weltweit

Warum brauchen wir diese neue Technologie?

Grüner Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein für die Energiewende und den Übergang zu einer CO₂-neutralen Industrie. Viele Länder können jedoch nur begrenzt oder zu hohen Kosten eigenen Wasserstoff produzieren und sind auf Importe angewiesen. Eine Möglichkeit, Wasserstoff zu speichern und zu transportieren, ist die Umwandlung in Ammoniak (NH₃). Allerdings ist Ammoniak giftig und stellt bei Schiffstransporten eine Gefahr für die Meeresumwelt dar. Zudem wird bei der Erzeugung von Wasserstoff, etwa zur Energiegewinnung oder als Treibstoff, viel Wasser benötigt. Das stellt Regionen mit Wassermangel, wie beispielsweise Chile, umweltpolitisch und ökonomisch vor erhebliche Herausforderungen – obwohl gerade diese Länder aufgrund ihrer Sonneneinstrahlung als potenzielle Wasserstoff-Exporteure gelten.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht daher im Projekt EARTH2 an einer Technologie, die Wasserstoff effizienter speicherbar und handelbar macht. Diese Innovationen könnten den Weg zu einer nachhaltigen, CO₂-neutralen Industrie und Energiewirtschaft ebnen.

Wie funktioniert die neue Lösung?

Beim Verfahren, das im Rahmen von EARTH2 entwickelt wird, spielt Dimethylether (kurz: DME) eine zentrale Rolle. DME ist ein farbloses Gas mit einem leicht süßlichen Geruch, das weder giftig noch umweltschädlich ist. Im Alltag findet es sich unter anderem in Deo-Sprühflaschen und Spraydosen, wo es in flüssigem Zustand enthalten ist und beim Ausstoß gasförmig wird. In der Wasserstoff-Wertschöpfungskette gilt DME als wichtiger Energieträger. Um Wasserstoff nachhaltig zu produzieren, wird Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. In einem vom Fraunhofer ISE patentierten Verfahren kann Wasserstoff mithilfe von CO₂ zu DME umgewandelt werden, das dann als umweltfreundlicher Wasserstoffträger fungieren kann.

Für den Transport von Wasserstoff könnte DME eine nachhaltige und effiziente Lösung darstellen. Die Forschenden am Fraunhofer ISE entwickeln einen Prozess, der einem Pfandflaschen-Prinzip ähnelt: DME wird in das Verbraucherland transportiert und dort in Wasserstoff und CO₂ zerlegt. Der Wasserstoff wird vor Ort genutzt, während das CO₂ im selben Schiff zurück in das Erzeugerland gebracht wird. Dort wird es mit neuem Wasserstoff zu frischem DME verarbeitet. Das vom Fraunhofer ISE patentierte Verfahren zur Herstellung des Wasserstoffträgers DME könnte dabei große Mengen Wasser sparen: der Netto-Wasserbedarf für die Elektrolyse könnte um 50 % reduziert werden. 

Wem nutzt die neue Technologie?

Sonnen- und windreiche Regionen der Erde könnten zu wichtigen Wasserstoff-Exporteuren werden und neue Wirtschaftszweige aufbauen. Da die Herstellung von DME weniger Wasser benötigt als die von Ammoniak, würde die Landwirtschaft in diesen oft wasserarmen Ländern weniger stark belastet. Das Verfahren, das im Projekt EARTH2 entwickelt wird, könnte für diese Länder ein wichtiger Baustein zu einer autarken Energieinfrastruktur sein: DME könnte als Ersatz für Flüssiggas genutzt werden und die Abhängigkeit hiervon verringern. Energie-Importländer wie Deutschland könnten von einer größeren Auswahl an Herstellern, die Wasserstoff liefern können, profitieren und wären nicht mehr nur auf Lieferanten aus Regionen wie Nordafrika oder dem Nahen Osten angewiesen.

Was macht das Projekt einzigartig?

Das neue Verfahren zur Herstellung von DME ist einfacher und effizienter, da es weniger Energie benötigt und die Herstellungskosten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um 39 % senkt. Bislang wird beim Transport von Wasserstoff häufig auf Ammoniak zurückgegriffen, das jedoch als umweltschädlicher Wasserstoffspeicher gilt. Auch hier könnte DME als Trägermolekül ein Gamechanger sein, denn der Stoff besitzt 47 % höhere Speicherkapazität als Ammoniak, was den Schiffstransport effizienter machen könnte. 

Warum fördert die Fraunhofer-Zukunftsstiftung das Projekt?

Das umweltfreundliche DME als Wasserstoffspeicher könnte bislang ungenutztes Potenzial bieten. Mit dem Verfahren vom Fraunhofer ISE könnte es eine zentrale Rolle in einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft spielen und nicht nur Länder wie Deutschland, die Energie importieren, sondern auch weltweit Regionen unterstützen. Für viele Länder wäre es eine günstige und ressourcensparende Lösung, um grüne Wasserstoff-Technologie aufzubauen und den Weg in eine nachhaltige Energiezukunft zu ebnen.