Heute ist es klar, dass grüner Wasserstoff für den Ersatz fossiler Brennstoffe unerlässlich ist.

Nur mit diesem grünen Gas können wir die Treibhausgasemissionen fossiler Brennstoffe in allen Anwendungsbereichen vollständig eliminieren und die globale Erwärmung umkehren. Aber wie groß kann der Beitrag von grünem Wasserstoff zur Dekarbonisierung tatsächlich sein?

Um diese Frage bestmöglich zu beantworten, müssen Hersteller von Elektrolyseuren beginnen, Transparenz über den CO2-Fußabdruck von Generatoren für grünen Wasserstoff zu schaffen.

Da Transparenz einer unserer Grundwerte ist, beginnen wir mit dem EL 2.1 AEM-Elektrolyseur.

Enapter hat kürzlich die Produktion des EL 2.1 eingestellt und bereits mit der Serienfertigung unserer nächsten Generation von EL 4.0 AEM-Elektrolyseuren begonnen. Wir freuen uns daher, Ihnen im Folgenden die Ergebnisse unserer CO2-Bilanzanalyse für den EL 2.1 aus dem Jahr 2021 vorstellen zu können – und davon zu lernen und uns bei der Einführung des EL 4.0 weiter zu verbessern.

Welcher CO2-Fußabdruck?

Aber Moment mal, warum sprechen wir überhaupt über CO2 in grünem Wasserstoff? Ist die Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse nicht CO2-neutral, wenn sie mit erneuerbarer Energie betrieben wird?

Das ist richtig. Aber alles, was wir produzieren – vom Gerät, auf dem Sie dies lesen, bis hin zu dem, was Sie essen oder (vermutlich) tragen – hat einen CO2-Fußabdruck. Bei Produkten ist der CO2-Fußabdruck die Summe aller Treibhausgase, die während der Herstellung und Nutzung eines Gegenstands – und manchmal auch nach seiner Nutzung – ausgestoßen werden, ausgedrückt in Kilogramm Kohlendioxidäquivalent (CO2eq).

Auch wenn ein mit erneuerbarer Energie betriebener Elektrolyseur keine CO2-Emissionen ausstößt, hat er dennoch einen CO2-Fußabdruck, der aus seiner Herstellung resultiert.

Von der Wiege bis zum Tor

Wie sieht das in der Praxis aus? Nun, bei jedem Schritt der Herstellung und des Verkaufs eines Elektrolyseurs entstehen CO2-Äquivalentemissionen. Im Jahr 2021 analysierte Enapter alle CO2eq-Emissionen im Zusammenhang mit der Materialbeschaffung, Geschäftsreisen und der Herstellung eines EL 2.1 – ein Prozess, der als Lebenszyklusanalyse (LCA) bezeichnet wird.

In dieser frühen LCA haben wir die Treibhausgasemissionen von der „Wiege bis zum Tor“ verfolgt, also von der Produktion und dem Transport der Rohstoffe bis zu dem Moment, an dem sie die Produktionshalle von Enapter verlassen.

Die Cradle-to-Gate-LCA ergab, dass der EL 2.1 einen geringen Fußabdruck bei großer Wirkung hat: nur 574 kg CO2eq.

Um das in einen Zusammenhang zu setzen: Das entspricht etwa einem Achtel der CO2-Äquivalenz einer Lithium-Ionen-Batterie für Elektroautos von der Herstellung bis zum Einsatz, 29 % der Emissionen eines durchschnittlichen Autos mit Verbrennungsmotor im Laufe eines Jahres oder etwas mehr als der Hälfte des CO2-Fußabdrucks eines durchschnittlichen deutschen Jahresfleischkonsums.

Aber egal wie interessant solche Vergleiche auch sein mögen, sie erzählen nicht die ganze Geschichte – nämlich die Tatsache, dass der EL 2.1 im Einsatz im Vergleich zum Verbrauch fossiler Brennstoffe einen absolut winzigen Fußabdruck hat. Aber wie können wir das feststellen?

Der Kämpfer gegen fossile Brennstoffe

Um den CO2-Fußabdruck des EL 2.1 mit dem Verbrauch fossiler Brennstoffe zu vergleichen, müssen wir auch den CO2-Äquivalent-Fußabdruck der Wind- oder Solaranlagen berücksichtigen, die den Elektrolyseur mit Strom versorgen.

Ausgehend von einem Mix aus erneuerbaren Energien aus beiden Quellen gehen wir von einem Fußabdruck von 1582 kg für die Herstellung dieser Anlagen aus. Damit kommen wir auf 2156 kg für die gesamten Lebenszyklusemissionen des Elektrolyseurs – von der Herstellung bis zum gesamten Energiebedarf. Das ist im Vergleich zu fossilen Brennstoffen immer noch verschwindend gering.

Vergleichen wir zunächst Äpfel mit Äpfeln... Oder besser gesagt: Wasserstoff mit Wasserstoff.

Die CO2-Äquivalente aus der Produktion von grünem Wasserstoff mit dem EL 2.1 sind um 86–93 % geringer als die Emissionen, die bei der Herstellung von H2 aus Gas, Steinkohle oder Braunkohle entstehen (alle Daten stammen vom Umweltbundesamt).

Ähnliche Zahlen gelten für die Stromerzeugung mit grünem Wasserstoff und einer Brennstoffzelle – die CO2-Äquivalente liegen zwischen 89,4 und 93 % unter den CO2-Emissionen bei der Stromerzeugung mit Gas, Steinkohle, Diesel oder Braunkohle.

Und wenn wir uns ansehen, wie weit ein Wasserstoff-Lkw mit einem EL 2.1 über seine gesamte Lebensdauer fahren könnte?

Die ersten H2-Lkw erreichen eine Reichweite von 400 km pro Tankfüllung. Im Vergleich zu einem Diesel-Lkw hätte der mit EL 2.1 betriebene H2-Lkw einen um 90 % geringeren CO2-Fußabdruck über seine gesamte Lebensdauer und würde auf diesen 400 km 320 kg CO2eq einsparen. Bei einer angenommenen Fahrleistung von 1.000.000 km über die gesamte Lebensdauer eines H2-Lkw sind das über 800.000 kg weniger CO2!

Zukünftige Fußabdrücke

Die Auswirkungen sind anhand dieser Zahlen ziemlich deutlich zu erkennen. Interessant ist jedoch auch, dass die Analyse auf Daten aus dem Jahr 2020 basiert – und die Elektrolyseurproduktion von Enapter seitdem massiv gesteigert wurde.

Das bedeutet, dass selbst wenn sich die CO2-Äquivalente aus Quellen wie unseren Geschäftsreisen oder Verwaltungsabläufen seitdem verändert haben sollten, diese im Jahr 2021 auf eine viel größere Anzahl von Elektrolyseuren verteilt worden wären, sodass wir davon ausgehen, dass der tatsächliche CO2-Fußabdruck des EL 2.1 wahrscheinlich bereits gesunken ist.

Und jetzt steigen wir auf den AEM-Elektrolyseur 4.0 um, bei dem dieser Effekt noch deutlicher zu sehen sein wird.

Dieser universell einsetzbare Generator für grünen Wasserstoff ist für die Massenproduktion ausgelegt und Teil unseres Konzepts der industriellen Produktion ohne negative Auswirkungen: Life Cycle Impact Zero.

Der Weg zur Null

Bei Life Cycle Impact Zero geht es zwar nicht nur um CO2-Emissionen, aber diese spielen eine große und übergreifende Rolle:
Beispielsweise wurden alle Teile des neuen EL 4.0 auf Recyclingfähigkeit ausgelegt – ein Ansatz der Kreislaufwirtschaft, der darauf abzielt, Abfall und Treibhausgasemissionen durch einen geringeren Rohstoffverbrauch zu reduzieren.

Der EL 4.0 ist außerdem kleiner und leichter, was ebenfalls bedeutet, dass weniger Rohstoffe benötigt werden. Wir werden seine Ökobilanz weiterhin messen und verbessern, während wir ihn auf den Markt bringen und uns auf die Massenproduktion vorbereiten.

Die Durchführung solcher Ökobilanzen ist wichtig für unsere Entwicklung, da wir so berechnen können, wo wir uns verbessern können. Aber ebenso können wir den ökologischen Nutzen der grünen Wasserstoffproduktion durch AEM-Elektrolyse messen, indem wir die CO2-Einsparungen und Klimavorteile der Verwendung unseres Produkts quantifizieren.

Letztendlich könnte dies der Erzeugung von grünem Wasserstoff einen wirtschaftlichen Wert verleihen (abgesehen vom Verkauf und der Nutzung des Gases selbst), aber es bietet auch die dringend benötigte Sicherheit in Zeiten von Fehlinformationen.

Da grüner H2 an Popularität und Bedeutung gewonnen hat, gab es Fortschritte bei der Standardisierung der Methodik zur Berechnung seines CO2-Fußabdrucks – und bei der Zertifizierung, um wirklich sauberen Wasserstoff zu kennzeichnen. Wir sind voll dabei: Unsere erste Ökobilanz wurde intern in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Trier berechnet, und wir arbeiten bereits mit externen Fachleuten für die Ökobilanz von EL 4.0 zusammen.

Aber schon jetzt ist eines klar: Die Erzeugung von grünem Wasserstoff, wie sie mit dem EL 2.1 demonstriert wird, ist eine enorme Verbesserung gegenüber der Nutzung fossiler Brennstoffe. Enapter geht davon aus, dass der EL 4.0 noch besser sein wird.

Und wir müssen nicht auf diese Wirkung warten – grüner Wasserstoff kann sie schon jetzt liefern.

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Möchten Sie erfahren, wie EL 4.0 Ihr grünes H2-Projekt voranbringen kann? Schreiben Sie uns an info@enapter.com.