F¨¹r das Jahr 2022 prognostiziertedie eine rekordverd?chtige Stromnachfrage von 4.027 Milliarden kWh. Auf Erdgas und Kohle sollten rund 37 % bzw. 22 % dieser beispiellosen Energienachfrage entfallen, dicht gefolgt von der Kernkraft mit 19 %. Der Rest entfiel auf die erneuerbaren Energien.

Da die weltweite Versorgung mit fossilen Brennstoffen durch die ver?nderten Nachfragemuster der Wirtschaft nach der Pandemie und den wachsenden Impuls f¨¹r Nachhaltigkeit zunehmend unter Druck ger?t, stehen erneuerbare Energiequellen im Mittelpunkt. Das derzeitige Paradigma der erneuerbaren und alternativen Energien ist jedoch nicht ohne seine eigenen Fallstricke.

Nehmen wir den Fall von Wasserstoff.

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Die Internationale Energieagentur (IEA) sch?tzt, dass sich die weltweite Nachfrage nach Wasserstoff zwischen 1975 und heute verdreifacht hat. Obwohl Wasserstoff ein sauberer Brennstoff ist, wird er derzeit vor allem in der Industrie verwendet und fast ausschlie?lich durch Methandampfreformierung, Vergasung oder Wasserelektrolyse mit Hilfe von aus fossilen Brennstoffen gewonnenem Strom erzeugt. zufolge werden etwa 6 % des weltweiten Erdgases und etwa 2 % der gesamten Kohlevorr?te auf diese Weise genutzt.

Dies f¨¹hrt zu CO2-Emissionen in H?he von 830 Millionen Tonnen - das entspricht den Emissionen des Vereinigten K?nigreichs und Indonesiens zusammengenommen.

Der Schl¨¹ssel liegt daher in der Wiederbelebung unseres Ansatzes f¨¹r das derzeitige Paradigma der wasserstoffbetriebenen Energie.

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Gr¨¹ner Wasserstoff, auch bekannt als erneuerbarer Wasserstoff, wird durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie zur Elektrolyse von Wasser hergestellt.Durch die Verwendung erneuerbarer Energien in diesem Prozess werden die potenziellen Umweltauswirkungen herk?mmlicher Wasserstoffquellen beseitigt, und er kann in wichtigen Bereichen wie Verkehr, Stromerzeugung und Heizung ohne Schuldzuweisung verwendet werden.

Der Markt f¨¹r gr¨¹nen Wasserstoff befindet sich jedoch noch in der Anfangsphase und ben?tigt f¨¹r sein Wachstum erhebliche technische und technologische Unterst¨¹tzung. Dies gilt insbesondere vor dem , wonach der globale Wasserstoffmarkt bis 2030 einen Wert von ¨¹ber 300 Mrd. USD erreichen undab 2022 mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von mehr als 9,3 % wachsen wird. Es wird erwartet, dass sich dieser Trend aufgrund einer Reihe von Faktoren wie sinkende Kosten f¨¹r erneuerbare Energien, steigende Nachfrage nach Dekarbonisierung und unterst¨¹tzende politische Ma?nahmen und Vorschriften verst?rken wird.

Allerdings gibt es auch weiterhin Herausforderungen am Horizont. Dazu geh?ren die h?heren Produktionskosten im Vergleich zu konventionellem, mit fossilen Brennstoffen hergestelltem Wasserstoff. Dieser Kostenunterschied ist auf die h?heren Kapitalkosten f¨¹r Elektrolyseure und den anhaltenden Mangel an Infrastruktur f¨¹r die Speicherung, den Transport und die Verteilung von gr¨¹nem Wasserstoff zur¨¹ckzuf¨¹hren.

Die Welt von heute braucht die Entwicklung effizienterer und kosteng¨¹nstigerer Elektrolyseure, den Entwurf und die Umsetzung von Infrastrukturen f¨¹r die Speicherung und den Transport von Wasserstoff sowie die Optimierung von Systemen zur Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff.

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Elektrolyseure und Brennstoffzellen sind die Schl¨¹sselkomponenten f¨¹r die Erzeugung und Nutzung von gr¨¹nem Wasserstoff. Auf sie entf?llt ein erheblicher Teil der Kapitalkosten. Die Verbesserung der Effizienz von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen und die Senkung ihrer Kosten sind von entscheidender Bedeutung, um gr¨¹nen Wasserstoff gegen¨¹ber konventionellem, aus fossilen Brennstoffen gewonnenem Wasserstoff wettbewerbsf?hig zu machen.

Globale ER&D-Firmen k?nnen hier eine Schl¨¹sselrolle spielen, indem sie bei der Entwicklung alternativer Materialien f¨¹r Elektroden und Membranen helfen, die im Elektrolyseprozess verwendet werden. Diese wiederum k?nnen dazu beitragen, den Gesamtwirkungsgrad der Elektrolyse zu verbessern, was zu einer Verringerung der f¨¹r die Herstellung von gr¨¹nem Wasserstoff erforderlichen Energiemenge f¨¹hrt. Ein weiterer Ansatz besteht darin, die Konstruktion und den Betrieb von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen zu optimieren, um ihre Kapital- und Betriebskosten zu senken, so dass sie einfacher herzustellen sind, weniger Wartung erfordern und eine l?ngere Lebensdauer haben.

Um den Prozess der Herstellung effizienter Produkte f¨¹r die Wasserstofferzeugung und -nutzung weiter zu st?rken und zu rationalisieren, k?nnen ER&D-Unternehmen mit ihrer Erfahrung auf dem Gebiet der Simulationen und Tests auch bei der Vorhersage des System- und/oder Produktverhaltens helfen und eine erste Sicherheits¨¹berpr¨¹fung und einen Machbarkeitsbericht erstellen, bevor das Produkt gebaut wird. Diese Simulationsergebnisse k?nnen durch strenge Tests des Produkts und/oder Systems, die ebenfalls in den Zust?ndigkeitsbereich der E&RD-Unternehmen fallen, in die Realit?t umgesetzt werden. Die daraus resultierenden Systeme k?nnen dann in ein ma?geschneidertes Paket in Form einer Containerl?sung f¨¹r die gr¨¹ne Wasserstoffproduktion umgewandelt werden, die direkt mit erneuerbaren Energiequellen integriert werden kann. Solche containerisierten Wasserstoffverwendungssysteme sind besonders in entlegenen Gebieten zur Stromerzeugung oder als Hilfsstromversorgung n¨¹tzlich.

Ein weiterer kritischer Bereich ist die Infrastruktur f¨¹r die Speicherung und den Transport von Wasserstoff. Gr¨¹ner Wasserstoff muss in der Gasphase unter hohem Druck oder in der kryogenen Fl¨¹ssigphase gespeichert und auf sichere und effiziente Weise transportiert werden. Derzeit mangelt es an einer Infrastruktur f¨¹r die Speicherung und den Transport von Wasserstoff, was den Einsatz von gr¨¹nem Wasserstoff in verschiedenen Anwendungen einschr?nkt. ER&D-Unternehmen auf der ganzen Welt untersuchen auch alternative Optionen wie die Umwandlung von gr¨¹nem Wasserstoff in gr¨¹nes Ammoniak oder gr¨¹nes Methanol, um die Komplexit?t und die mit dem direkten Wasserstofftransport verbundenen Risiken zu verringern. Dieses gr¨¹ne Ammoniak oder Methanol kann dann bei Bedarf wieder in Wasserstoff umgewandelt werden. Durch die Erm?glichung einer sichereren Speicherung und die Entwicklung verbesserter Nutzungsger?te wie Brennstoffzellen mit h?herem Wirkungsgrad k?nnen wir die Akzeptanz dieser sauberen Brennstoffquelle in allen Bereichen f?rdern, insbesondere im Verkehrs- und Industriesektor.

Auch f¨¹r die Optimierung und Auslegung von Anlagen zur Erzeugung und Nutzung von gr¨¹nem Wasserstoff ist technische Unterst¨¹tzung erforderlich. Optimierte Nutzungsmuster, die in allen Anwendungsf?llen Gr??envorteile bieten, w¨¹rden zu einer st?rkeren Verbreitung und besseren Ergebnissen beitragen. Eine vielversprechende Richtung ist auch die Hybridisierung, d. h. die Integration von gr¨¹nen Wasserstoff-Brennstoffzellen mit Batterien, um die Zuverl?ssigkeit und die Akzeptanz zu erh?hen.

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Die Zukunft geh?rt den Mutigen, sagt ein Sprichwort. Durch die Nutzung der verf¨¹gbaren Technologien und das Eingehen neuer Partnerschaften mit f¨¹hrenden globalen ER&D-Majors, die in diesem Bereich t?tig sind, k?nnen Unternehmen auf der ganzen Welt aus dem aufkommenden Paradigma des gr¨¹nen Wasserstoffs erheblichen Nutzen ziehen. Ein neu belebter Blick auf die erneuerbaren Energien in Verbindung mit einem innovationsorientierten Ansatz w¨¹rde daher dazu beitragen, das Szenario viel schneller zu ver?ndern, als derzeit erwartet wird.

Sind Sie mit Ihren Pl?nen vorbereitet?