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...eine "grüne" Alternative?
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Grundlagen zum Wasserstoff

Wasserstoff und dessen Nutzung ist keine Erfindung des 21. Jahrhunderts. Wasserstoff wurde schon 1766 durch Henry Cavendish eher zufällig entdeckt. Es ist das leichteste Element und steht somit an erster Stelle in unserem Periodensystem. Selten kommt Wasserstoff in atomarer Form (H) oder molekularer Form (H₂) in der Natur vor. Unter Normalbedingungen liegt H₂ als farbloses und geruchloses Gas vor. Der größte Anteil des vorhandenen Wasserstoffs unserer Erde ist im Wasser (H₂O) gebunden.
Durch dessen hohe Reaktionsfreudigkeit finden wir das Element in vielen Verbindungen. Somit kommt das Element gebunden in sämtlichen lebenden Organismen dieser Erde vor. Eine Eigenschaft, die den Umgang mit Wasserstoff schwierig gestaltet, ist die leichte Entflammbarkeit des Gases. Hinzu kommt die geringe Molekülgröße und damit eine hohe Diffusionsfähigkeit durch die allermeisten Materialien. Als Energieträger fällt bei der Verstromung von Wasserstoff jedoch nur Wasser als Abfallprodukt an.

Wasserstoff als Energieträger

Wasserstoff ist der universelle Energieträger in unserem Universum. Wie Benzin, Erdöl oder Erdgas kann Wasserstoff für die Energiegewinnung und Speicherung eingesetzt werden, jedoch stellt Wasserstoff keine Energiequelle dar. Im Universum arbeitet die Sonne als größter Fusionsreaktor in unserem Sonnensystem und bildet pro Sekunde aus 600 Millionen Tonnen Wasserstoff ca. 596 Millionen Tonnen Helium. Die Massendifferenz ist jene Energie, welche bei der Fusionierung der nächst schweren Elemente (Helium – He) freigesetzt wird. Die freigesetzte Energie ist der Grund, weshalb unsere Sonne „scheint“.

Wir nutzten die Umwandlung von gebundener chemischer Energie in elektrische Energie für unsere technischen Anwendungen. Hier steht die Erzeugung, der Transport und die Speicherung von Wasserstoff dem umfassenden Einsatz im Wege. Zunächst muss Wasserstoff in reiner Form gewonnen werden! Für diesen Prozess der Herstellung wird zunächst Energie aufgewendet. Der gewonnene Wasserstoff muss anschließend gespeichert und an den Ort der Verstromung transportiert werden.

Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff

Die Gewinnung von Wasserstoff kann durch verschiedenen technischen Verfahren realisiert werden. Da wir Prozesse nach Ihrer „Effizienz“ beurteilen, hat sich Wasserstoff als Alternative zu fossilen Energieträgern noch nicht wirklich durchgesetzt. Die industrielle Herstellung kann auf derzeit drei grundlegende Verfahren zurückgreifen. Die Verwendung von:

  • Kohlenwasserstoffen (Erdgas, Methan) unter Einsatz zugeführter thermischer Energie,
  • die Gewinnung aus Biomasse und der
  • Wasserspaltung (Elektrolyse) unter Nutzung von zugeführter elektrischer Energie.

Der Wirkungsgrad liegt bei den thermischen Verfahren wie Biomasse derzeit bei ca. 70 – 80 Prozent. Bei Verfahren unter Verwendung der Wasserelektrolyse kann ein Wirkungsgrad von 70 bis zu 90 Prozent erreicht werden. Somit ist Wasserstoff nicht automatisch „grün“! Je nach eingesetzten Verfahren zur Gewinnung, wird Wasserstoff in verschiedene Kategorien bezüglich dessen Klimaneutralität eingeteilt. Im Besonderen bei der Herstellung aus fossilen Energieträgern, wie der Kohlenwasserstoffe, fallen die klimaschädlichen Treibhausgase (CO₂, Co) an. Also sollte für die angestrebte Klimaneutralität der grüne Wasserstoff ausgebaut werden. 

Mehrstufiger Prozess basierend auf Kohlevergasung. Nebenprodukte, wie Kohlenmonoxid (CO), werden abgeschieden.

Mittels Dampfreformierung aus Erdgas (Biogas) erzeugter Wasserstoff. „Grau“, da ca. 10 Tonnen CO₂ je Tonne Wasserstoff in die Atmosphäre gelangen.

„Blau“ wird die Wasserstofferzeugung genannt, wenn bei der Dampfreformierung das entstandene CO₂ nicht in die Atmosphäre abgegeben wird.

Mittels Methanpyrolyse (aus Erdgas, Biogas) hergestellter Wasserstoff. Dabei fällt fester Kohlenstoff an, welcher industriell genutzt werden kann. 

Durch Elektrolyse hergestellter Wasserstoff, wobei der benötigte Strom durch regenerative Energien bereitgestellt wird. (Schlüsseltechnologie)

Mittels Elektrolyse hergestellter Wasserstoff, jedoch unter Nutzung von Kernenergie hergestellt.

Für die Elektrolyse wird Strom aus dem öffentlichen Stromnetz entnommen.

Hier fällt Wasserstoff als Nebenprodukt von industriellen, chemischen Prozessen an. 

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"Grüne" Technologien zur Wasserstoffnutzung

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Elektrolyse und Brennstoffzelle

Gerade die Verfahren der Elektrolyse unter Verwendung von regenerativer Energie stehen in Vordergrund für in eine klimaneutrale Zukunft. So wird bei der Elektrolyse unter Verwendung von elektrischem Strom, Wasser an der Kathode und Anode in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Dieser gewonnene Wasserstoff kann anschließend gespeichert werden. Die Formel für diese Redoxreaktion lautet:

2H₂O → 2H₂ + O₂ (zuführen von Energie)

Unter Verwendung der Brennstoffzellentechnologie kann der so gewonnene Wasserstoff wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Diese Redoxreaktion des Wasserstoffs könnte ein Schlüssel für unsere kommende Klimaneutralität darstellen. Als Reaktionsprodukte fallen nur Wasser und elektrische nutzbare Energie an. 

2H₂ + O₂ → 2H₂O  (+ freie elektrische Energie)

Vorreiter bei der Entwicklung und Vermarktung von Brennstoffzellen sind die Firma Ballard Power Systems die SFC Energy oder die deutsche Hexis AG. Neben dem Wasserstoff können mit Hilfe von Brennstoffzellen auch Energieträger wie Methan oder Button verstromt werden.  

 

Key Facts

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Investitionsmöglichkeiten

Wertschöpfungskette von Wasserstoff – Aktiengesellschaften

Ausblick im Wasserstoffmarkt

Es gibt kaum einen Industriezweig, der so intensiv diskutiert wird wie Wasserstoff. Dabei hat Wasserstoff als alternativer Energieträger an neuen Schwung gewonnen. Die Wasserstoffwirtschaft wird ein Teil der Lösung einer klimaneutralen Energiewende darstellen. Die Frage ist, wie schnell kann eine passende Infrastruktur für die Nutzung aufgebaut werden? Dabei werden die richtigen Investitionen und Subventionen eine entscheidende Rolle spielen. Gleichzeitig ist ausschließlich die Nutzung von grünen Wasserstoff sinnvoll für eine nachhaltig Energiewende! 

Somit sollten Unternehmen, welche Applikationen für die Infrastruktur von Wasserstoff herstellen, mit vollen Auftragsbüchern rechnen können. In den Anwendungen wird Wasserstoff zunächst als (mobiler) Energiespeicher Verwendung finden. Doch wird Wasserstoff auch in Fahrzeugen zum Einsatz kommen? Die Vorteile liegen auf der Hand. Im Gegensatz zur Batterie könnte Wasserstoff wie Benzin „betankt“ werden. Auch könnten die vorhandene Motorentechnik auf Wasserstoff umgestellt werden. Die nahe Zukunft wird zeigen, ob sich Wasserstoff in Teilen der Mobilität durchsetzt.

  • PBF Energy (WKN: A1J9SG) USA – Schwarzer/Weißer Wasserstoff
  • CVR Energy (WKN: A0MUHT) USA – Schwarzer/Weißer Wasserstoff
  • Linde plc (WKN:A2DSYC) DEUT/USA – Blauer/Grüner Wasserstoff
  • Air Liquide (WKN: 850133) Frankreich – Blauer/Grüner/Weißer Wasserstoff
  • SunHydrogen (WKN: A2P662) USA – Grüner Wasserstoff -Solar
  • Nel (WKN: A0B733) Norwegen – Grüner Wasserstoff – Elektrolyseur PEM
  • ITM-Power (WKN: ) GB – Elektrolyseur PEM
  • Fuelcell Energy (WKN: A2PKHA) USA – grauer Wasserstoff (Produktionsanlagen)
  • Linde plc (WKN: A2DSYC) DEUT/USA – Speicherung – Transport Wasserstoff
  • Air Liquide (WKN: 850133) Frankreich – Speicherung – Transport Wasserstoff
  • Plug Power (WKN: A1JA81) USA – Lagerung/Transport
  • Nel (WKN: A0B733) Norwegen – Speicher / Tankstellen
  • Hexagon Purus (WKN: A2QKGG) Norwegen – Transportbehälter
  • SFC-Energy (WKN: 756857) Deutschland – Brennstoffzellen
  • Plug Power (WKN: A1JA81) USA – grüner Wasserstoff – Fahrzeuge Infrastruktur
  • First Hydrogen (WKN: A3C40W) Kanada – Wasserstoff Van`s
  • Ballard Power (WKN: A0RENB) Kanada – Brennstoffzellen für Fahrzeuge
  • Powercell (WKN: A14TK6  ) Schweden – PEM Brennstoffzellen – Fahrzeuglösungen
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Branchen ETF auf Wasserstoff
(WKN: A2QMWR)

Der VanEck Hydrogen Economy ETF bietet Investoren die Möglichkeit, breit gestreut über die gesamte Wertschöpfungskette der Wasserstoffindustrie zu investieren. Der Fond versucht dabei den MVIS® Global Hydrogen Economy Index abzubilden. Die Replikationsmethode des Fonds basiert auf einer physischen Replikation. Die einzelnen Titel werden „real“ im Portfolio gehalten!

Es handelt sich beim VanEck Hydrogen Fond um einen noch sehr jungen Fond, welcher erst Ende März 2021 aufgelegt wurde. Das derzeitige Volumen beläuft sich auf ca. 121 Mio. Euro. Der Fond schüttet keine Dividenden oder Erträge aus, sondern reinvestiert die Ausschüttungen sofort. Nach der Erstemission korrigierte der Fond um knapp 25 % mit dem Markt. Derzeit sind die Erstemissionskurse wieder erreicht und die Tendenz im Wasserstoffmarkt steht auf „grün“. Die größten Positionen im Portfolio setzten wie folgt zusammen: Plug Power (10,52 %), Air Products and Chemicals (9,20), Air Liquide (9,15 %), Nel ASA (8,83 %), Mitsubishi Chemicals Holding ..

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Disclaimer

– keine Anlage- oder Kaufempfehlung –

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