Grünes Gas - Was ist das und wie wird es gewonnen?

Was ist grüner Wasserstoff, und warum ist nicht jeder Wasserstoff „grün“?

Wasserstoff (H₂) gilt als klimaneutraler Schlüssel-Energieträger der Zukunft. Doch obwohl bei seiner Verbrennung lediglich Wasserdampf als „Abgas“ entsteht, ist Wasserstoff nicht automatisch CO₂-neutral. Die Herstellung ist energieintensiv, und je nach Verfahren wird dabei Kohlendioxid (CO₂) in größeren Mengen, kleineren Mengen oder idealerweise gar nicht freigesetzt. Dem entsprechend wird das eigentlich farblose Gas verschiedenen Farben zugeordnet:

• Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse erzeugt, bei der Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Der hierfür benötigte Strom wird mittels erneuerbarer Energiequellen erzeugt – also in Wind-, Photovoltaik- oder Wasserkraftwerken. Somit ist die Herstellung von grünem Wasserstoff per Definition CO₂-neutral.
• Gelber Wasserstoff wird ebenfalls durch Elektrolyse von Wasser gewonnen. Die elektrische Energie stammt jedoch nur zu einem Teil aus regenerativen Quellen und zum anderen Teil aus Öl-, Kohle- oder Erdgaskraftwerken.
• Grauer Wasserstoff wird durchDampfreformierung hergestellt. Bei dem energieintensiven Verfahren wird Methan (meistens aus Erdgas) in Wasserstoff und CO₂ umgewandelt. Da das CO₂ vollständig in die Atmosphäre abgegeben wird, ist grauer Wasserstoff der am wenigsten klimafreundliche Wasserstoff.
• Blauer Wasserstoff wird im gleichen Verfahren wie grauer Wasserstoff hergestellt. Jedoch wird das dabei entstehende CO₂ unterirdisch gespeichert. Theoretisch wäre blauer Wasserstoff also klimaneutral. Der Herstellungsprozess bleibt aber energieaufwändig, und ein gewisser Teil des CO₂ entweicht während der Einlagerung in die Atmosphäre.

Darüber hinaus gibt es Wasserstoff in den „Farben“ Türkis, Rot, Violett, Orange, Schwarz und Braun. Uneingeschränkt klimafreundlich ist jedoch nur der grüne Wasserstoff, denn weder bei seiner Herstellung noch bei seiner Verbrennung entsteht CO₂.

Was ist Biogas?

Biogas ist ein natürliches Gas, das gebildet wird, wenn organische Materialien vergären. Es besteht hauptsächlich aus Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂). Darüber hinaus kann es in geringen Mengen Stickstoff (N₂), Sauerstoff (O₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Wasserstoff (H₂) und Ammoniak (NH₃) enthalten. In der Energiewirtschaft eingesetztes Biogas wird in Biogasanlagen hergestellt. Dort geschieht im Prinzip das Gleiche wie in einem Komposthaufen: Organische Stoffe werden von Bakterien unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob) zersetzt. Als Ausgangsstoffe dienen zum Beispiel organische Abfälle wie Gülle, Klärschlamm, Speisereste oder nicht genutzte Teile landwirtschaftlich angebauter Pflanzen. Teilweise werden auch speziell für die Gewinnung von Biogas angebaute Pflanzen (nachwachsende Rohstoffe) verwendet, wobei dies aus ökologische Sicht nicht ganz unbedenklich ist.

Der Gärprozess findet in einem geschlossenen Behälter, dem sogenannten Faulturm statt, sodass das entstehende Gas gesammelt werden kann. Nach der Trocknung und dem Herausfiltern von Schwefel und Ammoniak kann das Biogas dann zur Strom- und Wärmegewinnung in einem Blockheizkraftwerk genutzt werden. Meistens ist dieses direkt an die Biogasanlage angeschlossen.

Was ist der Unterschied zwischen Biogas und Biomethan?

Biogas enthält maximal 65 % Methan (CH₄); Erdgas dagegen bis zu 99 %. Damit Biogas auch in die Gasnetze eingespeist oder als Kraftstoff genutzt werden kann, muss es in einer weiteren Stufe veredelt werden. Hierbei wird, zusätzlich zur Trocknung und Reinigung von Schadstoffen, das Begleitgas Kohlendioxid mittels verschiedener technischer Verfahren abgetrennt. Das Ergebnis ist dann hochkonzentriertes Methan, das man als Biomethan oder auch Bio-Erdgas bezeichnet. Da seine Zusammensetzung mit fossilem Erdgas annähernd identisch ist, kann es dieses ohne die Notwendigkeit technischer Umrüstungen ersetzen. Bei der Verbrennung von Biogas und Biomethan entsteht immer CO₂. Jedoch wird beim Wachstum des für die Vergärung verwendeten Materials CO₂ in ähnlicher Menge gebunden. Deshalb gelten Biogas und Biomethan als grüne Gase.

Was ist synthetisches Gas (SNC)?

Synthetic Natural Gas (SNG) bezeichnet Methan, das durch die Weiterverarbeitung von elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff gewonnen wird. Hierfür wird dem Wasserstoff in einem chemischen Prozess CO₂ beigemischt. Ob das synthetische Methan „grün“ ist, hängt zum einen davon ab, ob es aus grünem Wasserstoff hergestellt wurde. Zum anderen ist das beigemischte CO₂ entscheidend. Stammt es zum Beispiel aus der industriellen Verbrennung fossiler Energieträger, dann verlagert sich die klimaschädliche Wirkung lediglich auf einen späteren Zeitpunkt, also auf das Heizen in der Privatwohnung oder die Nutzung im Verkehr. An Verfahren, die das CO₂ der Luft entziehen wird zurzeit geforscht. Weshalb aber der ganze Aufwand, statt direkt den Wasserstoff direkt als Brenngas zu nutzen? Vor allem aus Gründen der Infrastruktur, denn die vielen Gasnetze, Gasspeicher und Gasheizungen in Deutschland können bisher nur zu einem gewissen Prozentsatz mit Wasserstoff arbeiten. Synthetisch erzeugtes Methan kann dagegen fossiles Erdgas ohne Umbau technischer Strukturen vollständig ersetzen.

Fazit

Der vermehrte Einsatz von grünem Gas wird einen wichtigen Beitrag zur Wärmewende leisten. Energieträger gelten generell als „grün“, wenn bei ihrer Verbrennung weniger CO₂ entsteht, als bei ihrer Herstellung bzw. ihrem Wachstum gebunden wird. Drei Arten grüner Gase sind heute schon nutzbar: 1. grüner Wasserstoff (H₂), der mittels regenerativer Energien durch Elektrolyse gewonnen wird. 2. Biogas, auch veredelt zu Biomethan (CH₄). 3. SNC – synthetisches Methan (CH4), das erzeugt wird, indem man grünen Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO₂) anreichert.

Wenn Sie Fragen zu Ihrer Gasversorgung oder alternativen Arten des Heizens haben, beraten Sie unsere Experten gerne persönlich.