Weißer Wasserstoff: Die Zukunft der Energieversorgung?

Weißer Wasserstoff, auch bekannt als natürlicher oder geologischer Wasserstoff, ist molekularer Wasserstoff (H₂), der in natürlichen Lagerstätten vorkommt und somit als Primärenergieträger dient. Dies unterscheidet ihn von industriell hergestelltem Wasserstoff, wie beispielsweise grünem Wasserstoff, der durch Elektrolyse mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Wikipedia – Die freie Enzyklopädie
Entstehung und Vorkommen
Die Bildung von weißem Wasserstoff erfolgt durch verschiedene geochemische Prozesse in der Erdkruste:
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Serpentinisierung: Dabei reagieren eisenhaltige Mineralien unter hohem Druck und Temperatur mit Wasser, wodurch Wasserstoff entsteht.
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Radiolyse: Hierbei spaltet natürliche radioaktive Strahlung Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff auf.
Natürliche Wasserstoffvorkommen wurden in verschiedenen Regionen weltweit entdeckt, darunter in den USA, Kanada, Australien, Mali, Marokko sowie in europäischen Ländern wie Frankreich, Spanien, Albanien, der Schweiz, Norwegen und Deutschland. Besonders bemerkenswert ist das Vorkommen im malischen Dorf Bourakébougou, wo fast reiner Wasserstoff aus dem Untergrund gewonnen wird. BASIC thinking
Die Entdeckung riesiger natürlicher Wasserstoffvorkommen könnte die Energieversorgung revolutionieren.

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FAU: Natürlicher Wasserstoff – Der verborgene Schatz im Untergrund
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SWR: Natürlicher Wasserstoff aus Frankreich
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YouTube: Sensationsfund: Natürlicher Wasserstoff in DE löst Energie-Problem?
Weißer Wasserstoff galt als begrenzt verfügbar – siehe Tabelle oben. Dies scheint sich nach neuen Untersuchungen völlig verändert zu haben.
Ein Überblick auf Ingenieur.de:
Energiewende – Goldgräberstimmung: Auf der Suche nach verstecktem Wasserstoff in der Erde
Die jüngsten Entdeckungen und Studien zu natürlichem, sogenanntem „weißem Wasserstoff“, werfen ein neues Licht auf eine Energiequelle, die möglicherweise den globalen Energiebedarf für Jahrhunderte decken könnte. Doch während Forscher die Potenziale dieses natürlichen Energieträgers feiern, stehen sie vor erheblichen Herausforderungen bei dessen Erschließung und Nutzung.
Massive Wasserstoffvorkommen und ihre Bedeutung
Ein US-amerikanisches Forscherteam unter der Leitung von Geochemiker Geoffrey Ellis hat berechnet, dass in der Erdkruste bis zu 6,2 Billionen Tonnen Wasserstoff gespeichert sein könnten. Selbst das niedrigste Szenario der Studie reicht aus, um den weltweiten Energiebedarf für 200 Jahre zu decken. Dieser „weiße Wasserstoff“ könnte eine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen sein, da er keine zusätzlichen CO₂-Emissionen verursacht und sich durch natürliche Prozesse in der Erdkruste erneuern kann.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht und verdeutlichen das immense Potenzial dieses Elements. Die Kosten für die Förderung von weißem Wasserstoff liegen laut Experten deutlich unter denen für industriell hergestellten Wasserstoff. Während grüner Wasserstoff bis zu 16,5 Cent pro Kilowattstunde kostet, könnte die Gewinnung von natürlichem Wasserstoff weniger als 1 Cent pro Kilowattstunde betragen.
Herausforderungen der Förderung
Obwohl die Vorkommen gewaltig erscheinen, ist deren wirtschaftliche Nutzung ungewiss. Viele Lagerstätten liegen möglicherweise zu tief, in schwer zugänglichen Regionen oder sind schlicht zu klein, um eine kommerzielle Förderung zu rechtfertigen. Ein weiterer Haken ist die noch unzureichende Forschung: Wissenschaftler wissen weder genau, wie natürlicher Wasserstoff entsteht, noch, wie er sich in der Erdkruste verteilt. Dies erschwert gezielte Explorationen.
In Albanien haben Forscher der Universität Grenoble-Alpes hohe Wasserstoffkonzentrationen in einer Chrom-Mine entdeckt. Sie identifizierten Gas mit einem Wasserstoffanteil von 84 %, das jährlich mindestens 200 Tonnen freisetzt. Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass es viele bisher unbekannte Quellen gibt, doch auch hier bleibt die wirtschaftliche Nutzbarkeit unklar.
Geologische Prozesse hinter natürlichem Wasserstoff
Natürlicher Wasserstoff entsteht vor allem durch chemische Reaktionen zwischen Wasser und eisenhaltigen Mineralien, insbesondere bei hohen Temperaturen und Druck. Dieser Prozess, als Serpentinisierung bekannt, setzt Wasserstoff frei, während Sauerstoff mit Eisen oxidiert. Ähnliche Phänomene wurden an tektonischen Plattenrändern und heißen Quellen, beispielsweise auf Island oder am Mittelatlantischen Rücken, beobachtet.
Eine weitere potenzielle Quelle sind Kratone, die uralten Kerne der Kontinente. Diese enthalten oft große Mengen eisenreicher Gesteine, die unter idealen Bedingungen Wasserstoff freisetzen können. Ein vielversprechendes Beispiel ist Mali, wo in den Grünsteingürteln des westafrikanischen Kratons Wasserstoff bereits wirtschaftlich gefördert wird.
Globale Explorationsprojekte
Die Suche nach natürlichem Wasserstoff hat weltweit begonnen, wobei einige Regionen besonders hoffnungsvoll erscheinen:
- Europa: In Spanien plant das Unternehmen Helios Aragon eine Bohrung in den Pyrenäen, wo eisenhaltiges Meeresgestein ideale Bedingungen bieten könnte.
- Afrika: Im Rahmen des Projekts HyAfrica untersuchen deutsche Institute wie das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik die Nutzungspotenziale in Westafrika.
- Australien: Hier gibt es große Hoffnungen auf Wasserstoffvorkommen in geologisch begünstigten Regionen wie dem Gawlor-Kraton.
- USA: In der Nähe der Ostküste und im Mittleren Westen wurden bereits erste Vorkommen nachgewiesen.
Zufallsfund im französischen Grenzgebiet
„Wir haben nach Methan gesucht und dabei Wasserstoff gefunden“
EEK – Technologie & Transformation von fossilen und grünen Energieträgern hat dazu eine lesenswerte Publikation veröffentlicht:
Wasserstoff aus dem geologischen Untergrund
Der Blick auf Deutschland:
In Deutschland liegt der Fokus der Wasserstoffstrategie primär auf der Förderung von grünem Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Die im Juni 2020 verabschiedete Nationale Wasserstoffstrategie (NWS) zielt darauf ab, bis 2030 eine Elektrolysekapazität von 10 Gigawatt aufzubauen, um die Produktion von grünem Wasserstoff zu steigern.
Aktuell gibt es keine spezifischen nationalen Programme oder groß angelegten Initiativen zur Erforschung oder Förderung von natürlichem, also weißem Wasserstoff in Deutschland. Allerdings zeigen wissenschaftliche Einrichtungen Interesse an diesem Thema. Beispielsweise hat die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) Untersuchungen zu natürlichem Wasserstoff durchgeführt und dabei auf potenzielle Vorkommen hingewiesen.
Zudem ist das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) am Projekt HyAfrica beteiligt, das natürlichen Wasserstoff als alternative Energiequelle in afrikanischen Ländern untersucht. Diese Beteiligung könnte wertvolle Erkenntnisse für mögliche zukünftige Initiativen in Deutschland liefern.
Die ökonomische Seite:
Die Herstellungskosten von Wasserstoff variieren in Deutschland je nach Produktionsverfahren erheblich. Nachfolgend sind die durchschnittlichen Kosten pro Kilogramm und deren Umrechnung in Kilowattstunden dargestellt:
Grauer Wasserstoff: Dieser wird hauptsächlich durch Dampfreformierung von Erdgas hergestellt. Die Kosten liegen unter 3 € pro Kilogramm. Da ein Kilogramm Wasserstoff etwa 33,33 Kilowattstunden Energie enthält, entsprechen die Kosten weniger als 9 Cent pro Kilowattstunde. EnBW
Blauer Wasserstoff: Ähnlich wie grauer Wasserstoff, jedoch mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS). Die Herstellungskosten betragen etwa 2,20 € pro Kilogramm. Dies entspricht rund 6,6 Cent pro Kilowattstunde. Chemie Technik
Grüner Wasserstoff: Erzeugt durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien. Die Kosten variieren je nach Quelle:
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Laut EnBW liegen sie bei etwa 5 € pro Kilogramm, also circa 15 Cent pro Kilowattstunde. EnBW
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Eine Studie des Norddeutschen Reallabors gibt Herstellungskosten von 7,99 € pro Kilogramm an, was etwa 24 Cent pro Kilowattstunde entspricht. Solarserver
Weißer Wasserstoff: Dies ist natürlicher, geologisch vorkommender Wasserstoff. Die Kosten für die Förderung sind noch nicht abschließend bestimmt, da die Technologie und Infrastruktur zur Gewinnung in Deutschland noch in der Entwicklung sind. Einige Schätzungen aus internationalen Projekten gehen von Kosten zwischen 0,50 € und 0,70 € pro Kilogramm aus, was etwa 1,5 Cent bis 2,1 Cent pro Kilowattstunde entspricht.