Energie für die Zukunft: Ein umfassender Blick auf die Methoden der Wasserstoffproduktion

Beim katalytischen Cracken von Methan werden Wasserstoff und fester Kohlenstoff ohne CO2-Emissionen erzeugt, wobei Katalysatoren wie Nickel in Reaktoren wie Wirbelschichten eingesetzt werden. Die Deaktivierung von Katalysatoren und der Reaktor stellen Herausforderungen dar, aber Fortschritte könnten dieses Verfahren zu einer wettbewerbsfähigen, sauberen Energielösung machen.

Die weltweite Stromnachfrage wird voraussichtlich steigen, angeführt von China und Indien, wobei das gesamte Wachstum bis 2026 von erneuerbaren Energien und der Kernenergie gedeckt wird. Dies deutet auf eine Verlagerung hin zu emissionsarmen Quellen und eine Verringerung der CO2-Intensität hin und verdeutlicht die regionalen Unterschiede bei Zugang und Verbrauchstrends.

Wasserstoff wird zunehmend als Schlüssel zu nachhaltiger Energie angesehen. Verschiedene Länder entwickeln nationale Strategien, die sich auf die Dekarbonisierung schwer abbaubarer Sektoren und das Wirtschaftswachstum konzentrieren. Technologische Innovationen zielen darauf ab, sauberen Wasserstoff effizient zu produzieren, wobei internationale Zusammenarbeit und öffentlich-private Partnerschaften für den Übergang zu einer wasserstoffbasierten Wirtschaft entscheidend sind.

Der Beitrag gibt einen Überblick über die Elektrifizierung chemischer Prozesse zur Dekarbonisierung und konzentriert sich dabei auf joule-beheizte katalytische Reaktoren zur effizienten Wärmeerzeugung, wobei die Vorteile gegenüber der herkömmlichen Verbrennung fossiler Brennstoffe und Anwendungen bei der Methanreformierung und CO2-Aufwertung hervorgehoben werden.

Das EU-Projekt STORMING treibt die Methankrackung für die CO2-freie Wasserstofferzeugung mit Hilfe von Katalysatoren und strukturierten Reaktoren voran, die mit erneuerbarem Strom betrieben werden. Bei diesem Verfahren werden auch wertvolle Kohlenstoff-Nanoröhrchen gewonnen, die nachhaltige und wirtschaftlich vorteilhafte Wasserstoffanwendungen und die Energiewende fördern.

Die EU strebt an, bis 2030 20 Millionen Tonnen erneuerbaren Wasserstoff zu produzieren und zu importieren, um die Klimaziele zu erreichen. Die Europäische Wasserstoffbank, die fester Bestandteil von REPowerEU ist, unterstützt dies durch Subventionen und Marktintegration. Investitionen in Wasserstofftechnologien fördern die Innovation, die Schaffung von Arbeitsplätzen und die internationale Zusammenarbeit, wodurch die Energiesicherheit und die globale Führungsrolle bei der Umstellung auf saubere Energien verbessert werden.

Die Wasserstofferzeugung durch katalytische Methanzersetzung (CMD) unter Verwendung von Katalysatoren auf Fe-Basis bietet Umweltvorteile gegenüber der herkömmlichen Methandampfreformierung, da direkte CO2-Emissionen vermieden werden. Fe-Al2O3-Katalysatoren verbessern die Effizienz und bieten Möglichkeiten, Kohlenstoffnebenprodukte in wertvolle Nanomaterialien für die Energiespeicherung und Elektronik umzuwandeln, was einen wichtigen Beitrag zu einer Kreislaufwirtschaft und zu Fortschritten im Bereich der sauberen Energie bedeutet.

Die weltweite Wasserstoffnachfrage ist nur geringfügig gestiegen, wobei der Großteil nach wie vor aus traditionellen Quellen stammt. Die Umstellung auf emissionsarmen Wasserstoff ist von entscheidender Bedeutung und wird durch Technologie- und Investitionswachstum untermauert. Herausforderungen bestehen nach wie vor in den Bereichen Finanzierung, Regulierung und Infrastruktur, aber es gibt weiterhin Möglichkeiten für Innovation und Entwicklung in verschiedenen Sektoren, die erhebliche Auswirkungen auf die zukünftige Energielandschaft haben.

Die Global AI Infrastructure Investment Partnership, die von Microsoft, BlackRock und anderen mit 30 Milliarden Dollar unterstützt wird, zielt auf den Aufbau von KI-Rechenzentren und der dazugehörigen Energieinfrastruktur ab, um den hohen Energiebedarf der KI zu decken. Andere Initiativen wie Googles AI Opportunity Fund und die IndiaAI Mission unterstützen die Entwicklung der KI-Infrastruktur und konzentrieren sich auf Nachhaltigkeit und internationale Zusammenarbeit, um den globalen wirtschaftlichen und technologischen Fortschritt zu gewährleisten.