Wasseraufbereitung für Wasserstoff ‒ warum Elektrolyse hochreines Wasser braucht
Grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energien verspricht eine saubere, nachhaltige Energiezukunft und wird oft als einfache Gleichung dargestellt: erneuerbarer Strom + Wasser = kohlenstoffarmer Energieträger. Doch hinter dieser scheinbar einfachen Formel steckt eine entscheidende, häufig unterschätzte Herausforderung: der enorme Wasserbedarf. Und zwar nicht irgendein Wasser, sondern hochreines Wasser. Was, wenn gerade der wichtigste Bestandteil am schwierigsten bereitzustellen ist?
-253°C | The Bosch Hydrogen Expert Talk #13: Wasseraufbereitung - Elixier des Lebens
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In dieser Episode erklärt Dr. Wolfgang Schleifenbaum, Head of Product Area Hydrogen bei Bosch Manufacturing Solutions, warum Wasseraufbereitung der erste Schritt zur Elektrolyse ist.
Warum ist Leitungswasser für die Elektrolyse nicht geeignet?
Der Betrieb eines Elektrolyseurs mit Leitungswasser würde den elektrochemischen Prozess in Bezug auf Effizienz und Lebensdauer beeinträchtigen. Gewöhnliches Leitungswasser enthält Verunreinigungen wie Salze, Mineralien und Metallionen. Diese würden zu unerwünschten Nebenreaktionen im Elektrolyseprozess führen und das System in kürzester Zeit funktionsunfähig machen.
Die Wasserqualität wird über die elektrische Leitfähigkeit gemessen. Ein Elektrolyseur benötigt hochreines Wasser mit einer Leitfähigkeit von nur 0,1 Mikrosiemens pro Zentimeter. Leitungs- oder Meerwasser ist um ein Vielfaches stärker verunreinigt.
Quelle: Test-Wasser.de (o. D.)
Woher soll all das Wasser kommen?
Bei der Wasserstoffproduktion mittels Elektrolyse ist der Wasserbedarf ein häufig diskutiertes Thema. Fachleute betonen jedoch, dass die bis 2050 für die Wasserstoffproduktion benötigte Wassermenge von etwa 4 km³ pro Jahr im Vergleich zum heutigen globalen Wasserverbrauch von rund 4.000 km³ pro Jahr gering ist.
Dezentrale Erzeugung von grünem Wasserstoff: Potenziale und Herausforderungen
Die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff ist von entscheidender Bedeutung, um die Dekarbonisierung industrieller Sektoren voranzutreiben. Grüner Wasserstoff wird mittels Elektrolyse hergestellt, wobei Strom aus erneuerbaren Energiequellen genutzt wird.
Während grüner Wasserstoff eine saubere Energiezukunft verspricht, ist seine Produktion sehr wasserintensiv und erfordert Millionen von Kubikmetern hochreines Wasser.
Dieser erhebliche Bedarf an hochreinem Wasser verdeutlicht direkt das kritische Problem des Standorts: Die entlegenen Gebiete, die sich am besten für die Erzeugung erneuerbarer Energien eignen, wie trockene Wüsten und windige Küstenregionen, sind oft genau die Orte, an denen Süßwasserressourcen am knappsten sind. Diese geografische Diskrepanz zwischen Energiepotenzial und Wasserverfügbarkeit führt zu den folgenden zentralen Herausforderungen:
Zentrale Herausforderungen bei der Wasseraufbereitung
Trockene Regionen und geringer Wartungsaufwand
Die besten Standorte für Solar- und Windenergie sind häufig zugleich die trockensten. Dadurch entsteht ein grundlegender Zielkonflikt bei Ressourcen – zusätzlich zur Anforderung, den Wartungsaufwand möglichst gering zu halten.
Intermittenz
Die Start-Stopp-Charakteristik erneuerbarer Energien stellt für konventionelle Wasseraufbereitungstechnologien eine große Herausforderung dar.
Welche Anforderungen muss ein Wasseraufbereitungssystem erfüllen?
- mit rauen Offshore-Bedingungen oder Wasserknappheit in ariden Regionen bei intermittierender Energieversorgung zurechtkommt.
- einen geringen Energieverbrauch und eine hohe Effizienz sicherstellt.
- besonders robust ist, um minimalen Wartungsaufwand und maximale Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
BMG Pure Water System
Bosch Manufacturing Solutions | BMG stellt ein containerisiertes, autarkes Wasseraufbereitungssystem für Wasserstoffprojekte vor. Es ist gezielt auf die besonderen Herausforderungen der Wasserstoffproduktion ausgelegt.
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Mechanische Dampfkompressionsdestillation
ein energieeffizientes Verfahren für eine robuste Wasseraufbereitung.
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Elektrodeionisationseinheit
ein „Polishing“-Schritt, um die erforderliche hochreine Wasserqualität von < 0,1 µS/cm zu erreichen.
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Anti-Kalk-System
sorgt für einen nachhaltigen Prozess, ohne Schadstoffe in die Umwelt einzutragen.
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