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Beitrag von Sven Geitmann

25. April 2023

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Wasserbedarf kein Hindernis für grünen Wasserstoff

Beim Ausbau der Elektrolysekapazität auf 10 GW würde die Wassernachfrage in Deutschland kaum steigen. Mit Rücksicht auf den Klimawandel rät der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) jedoch zur konsequenten Umsetzung eines integralen Wassermanagements.

Die Aussage von DVGW-Expertin Dr. Florencia Saravia ist eindeutig und logisch: „Kein grüner Wasserstoff ohne Wasser.“ Der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. hat untersucht, welche Wassermengen für die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse benötigt werden. Das Ergebnis ist klar: Die Trinkwasserversorgung in Deutschland wird dadurch nicht beeinträchtigt. Selbst bei einer Elektrolyseleistung von 40 GW würde die gesamte Wassernachfrage in Deutschland lediglich um weniger als ein Prozent ansteigen.

Der Wasserbedarf hat sich seit 1991 auf 20 Mrd. m3 mehr als halbiert. Hauptnutzer ist die Energiewirtschaft mit 44 Prozent der Entnahmen. Diese benötigt vorwiegend Kühlwasser. Dieses wird allerdings nicht verbraucht, sondern größtenteils wieder dem Wasserkreislauf zugeführt. Steigend ist der Bedarf der Landwirtschaft. Hier wurden allein für die Beregnung im Jahr 2019 fast 450 Mio. m3 Rohwasser verwendet. Im Vergleich dazu fällt hier die vom DVGW berechnete benötigte Wassermenge für die bis 2030 angestrebte Elektrolyseleistung von 10 GW mit 9 Mio. m3 Süßwasser relativ überschaubar aus.

Erzeugung von Reinstwasser

Für die Herstellung von grünem Wasserstoff wird Reinstwasser benötigt. Über verschiedene Verfahrensschritte – Vorbehandlung, Make-up/Entsalzung, Polishing/Nachbehandlung – muss das Rohwasser auf die entsprechende Reinheit gebracht werden. Angestrebt werde dabei eine Wasserqualität des Typs I oder II, erläutert Expertin Saravia. Abhängig vom Hersteller und dem Typ des Elektrolyseurs finde man unterschiedliche Angaben und Anforderungen an das Reinstwasser.

Als Faustformel gilt: 10 kg Reinstwasser ergeben ein Kilogramm Wasserstoff. Zusätzlich wird noch Kühlwasser für den Betrieb des Elektrolyseurs benötigt. Zu berücksichtigen ist auch die Art des Rohwassers. Wird Meerwasser verwendet, liegt die Ausbeute bei 40 bis 50 Prozent, bei anderen Quellen wie Grundwasser werden 75 bis 80 Prozent erreicht. Der abgetrennte Rest bleibt als Konzentrat (Brine) zurück.

Welche Wasserquellen angezapft werden, ist vor allem vom Standort abhängig. Erfolgt die Wasserstoffgewinnung an Land, kommt neben Oberflächen- und Grundwasser auch gereinigtes Abwasser infrage. Aufbereitetes Trinkwasser sollte laut DVGW nicht verwendet werden. In Meeresnähe ist auch entsalztes Meerwasser eine Option.

Bei Offshore-Windparks stehen vorwiegend zwei Möglichkeiten zur Verfügung. Erfolgt die Elektrolyse direkt auf dem Meer, dürfte entsalztes Meerwasser das Mittel der Wahl sein. Wird der Strom dagegen zuerst an Land transportiert und der Wasserstoff dort produziert, stehen wiederum die genannten Onshore-Optionen zur Verfügung. Laut einer Studie der Stiftung Offshore-Windenergie, die die aktuellen Planungen berücksichtigt, soll ein Drittel der Elektrolysekapazitäten offshore und der Rest onshore installiert werden.

Faktor Klimawandel

Trotz der im Vergleich relativ geringen Wassermengen ist der Klimawandel mit seinen Auswirkungen auf das Wasserdargebot ein immer wichtigerer Faktor. Hier rät der DVGW zu einer angepassten Versorgungsstrategie je nach Standort. Dabei sind insbesondere Regionen zu berücksichtigen, die in den vergangenen Jahren von Trockenheit stärker betroffen waren, wie Brandenburg, Sachsen-Anhalt oder Niedersachsen. Neben der Nutzung von Meerwasser rät Expertin Saravia hier insbesondere zum Einsatz von Abwässern aus Kläranlagen.

Hier sollte dann jedoch auch die Politik mitspielen. Denn bei der Erschließung neuer Wasserressourcen müssten auch neue Wege beim Genehmigungsrecht eingeschlagen werden, fordert der DVGW. Geklärt werden muss auch, wie mit dem Ablaufwasser aus Elektrolyseanlagen umzugehen ist. Hierzu laufen laut DVGW-Mitarbeiterin Saravia derzeit mehrere Projekte.

Autor: Michael Nallinger

Abb.: Abhängig davon, ob die Elektrolyse offshore oder onshore erfolgt, stehen unterschiedliche Quellen für die Produktion von Reinstwasser zur Verfügung, Quelle: DVGW

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