Die Farben des Wasserstoffs: Ein Überblick.

Wasserstoff wird oft als der „Energieträger der Zukunft“ bezeichnet. Doch nicht jeder Wasserstoff hat die gleichen Emissionen. Um dies zu verdeutlichen, wird ihm je nach Herstellungsmethode und Umweltbilanz entsprechend der Wasserstoff Farbenlehre eine Farbe zugeordnet. Die Farben besagen also, wie klimafreundlich bzw. klimaschädlich der Wasserstoff produziert wird. Der Wasserstoff selbst ist quasi “farblos”.

Grüner Wasserstoff

Grüner Wasserstoff ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Energiezukunft.  Dabei stammt der zur Wasserelektrolyse nötige Strom ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind oder Solar. Bei diesem Prozess entstehen daher keine Treibhausgasemissionen, weshalb grüner Wasserstoff als klimaneutral gilt. Aufgrund seiner umweltfreundlichen Herstellung ist er das Ziel von Wasserstoffstrategien – sowohl auf nationaler als auch internationaler Ebene.

Grüner Wasserstoff wird bevorzugt in Bereichen eingesetzt, in denen keine andere Option zur Dekarbonisierung möglich ist, so wie es zum Beispiel in der Stahl- und Chemieindustrie oder im Schwerlastverkehr der Fall ist. Allerdings ist die Produktion von grünem Wasserstoff noch teuer und benötigt erhebliche Mengen an erneuerbarem Strom. 

Grauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff ist aktuell die am weitesten verbreitete Form der Wasserstoff-Herstellung. Er wird aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas mittels Dampfreformierung hergestellt. Bei der Produktion werden große Mengen an CO₂ freigesetzt, was zu einer schlechten Klimabilanz führt. Etwa 96 % des weltweit produzierten Wasserstoffs fallen aktuell in diese Kategorie.

Grauer Wasserstoff wird als Übergangstechnologie genutzt, insbesondere weil die Infrastruktur für die Wasserstoffwirtschaft noch ausgebaut werden muss. Mit Blick auf die Klimabilanz wird seine Bedeutung perspektivisch abnehmen müssen.

Blauer Wasserstoff

Blauer Wasserstoff wird ebenfalls aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas gewonnen, jedoch wird das bei der Produktion entstehende CO₂ durch sogenannte Carbon Capture and Storage (CCS)-Technologien aufgefangen und unterirdisch gespeichert. Dadurch verursacht blauer Wasserstoff weniger Emissionen als grauer Wasserstoff, bleibt jedoch weiterhin abhängig von fossilen Energieträgern.

Blauer Wasserstoff gilt häufig als Brückentechnologie, die den Übergang zu grünem Wasserstoff beschleunigt. Diskutiert werden die Folgen und Kosten der CO₂-Speicherung.

Türkiser Wasserstoff

Türkiser Wasserstoff entsteht durch die thermische Spaltung von Methan, die sogenannte Methanpyrolyse. Anstelle von CO₂ entsteht hierbei neben Wasserstoff direkt fester Kohlenstoff, der gelagert oder industriell genutzt werden kann. Der Prozess ist potenziell klimafreundlicher als die Dampfreformierung, wird jedoch bislang nur in kleinem Maßstab angewendet.

Unterscheidung zwischen fossilem und CO₂-armem Wasserstoff

Die Farben des Wasserstoffs lassen sich in drei Hauptkategorien unterteilen:

• fossiler Wasserstoff
• CO₂-armer Wasserstoff
• erneuerbarer Wasserstoff

Fossiler Wasserstoff, wie grauer, schwarzer und brauner Wasserstoff, wird aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Kohle hergestellt. Dabei entstehen große Mengen CO₂, die ungenutzt in die Atmosphäre entweichen. Im Gegensatz dazu gibt es CO₂-armen Wasserstoff, wie blauen oder türkisen Wasserstoff, bei dem das entstehende CO₂ entweder aufgefangen und gespeichert wird (blauer Wasserstoff) oder erst gar nicht entsteht (türkiser Wasserstoff). Erneuerbarer, grüner Wasserstoff wird ausschließlich mit elektrischem Strom aus erneuerbaren Quellen hergestellt. Dies ist die einzige Herstellungsmethode, welche nicht auf endlichen, fossilen Energieressourcen basiert.

Weitere Wasserstoff-Farben

• Schwarzer Wasserstoff: Entsteht durch die Vergasung von Steinkohle. Dieser Prozess ist besonders klimaschädlich, da große Mengen CO₂ freigesetzt werden.
• Brauner Wasserstoff: Wird durch die Vergasung von Braunkohle hergestellt und gilt ebenfalls als besonders klimaschädlich.
• Pinker Wasserstoff: Bezieht seine Energie zur Elektrolyse aus Kernkraftwerken. Er ist in der Diskussion um die Nutzung von Kernenergie umstritten.
• Gelber Wasserstoff: Dieser Begriff wird manchmal für Wasserstoff verwendet, der aus einem Energiemix, bestehend aus fossilen und erneuerbaren Quellen, erzeugt wird.
• Weißer Wasserstoff: Entsteht aus natürlichen Wasserstoffvorkommen, die äußerst selten sind und bisher kaum industriell genutzt werden.

Vergleich der Wasserstoff Farben

Farbe	Herstellung	CO₂-Ausstoß	Nutzung
Grün	Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien	Kein CO₂-Ausstoß	Industrie, Schwerlastverkehr, langfristiges Ziel
Grau	Dampfreformierung von Erdgas oder Elektrolyse mit fossilem Strom	Hoher CO₂-Ausstoß	Übergangstechnologie, aktuelle Hauptquelle
Blau	Dampfreformierung mit CO₂-Abscheidung und Speicherung (CCS)	Niedriger CO₂-Ausstoß durch CO₂-Speicherung (CCS)	Übergangstechnologie, Brückentechnologie
Türkis	Methanpyrolyse (Spaltung von Methan)	Kein CO₂ Ausstoß, es entsteht fester Kohlenstoff	Klimafreundliche Produktion

Fazit

Die Farbenlehre bzw. die Farben des Wasserstoffs zeigen deutlich, dass nicht alle Wasserstoffarten gleich sind. Grüner Wasserstoff stellt die klimafreundlichste Variante dar und wird langfristig die dominierende Form sein. Grauer und blauer Wasserstoff spielen zwar eine wichtige Rolle als Übergangstechnologien, müssen jedoch letztendlich durch grüne Alternativen ersetzt werden, um die Klimaziele zu erreichen. Der Weg in eine nachhaltige Zukunft führt über die Dekarbonisierung der Wasserstoffproduktion.