Unverzichtbare Chemie löst existenzielle Energieprobleme

Fossile Brennstoffe haben den Fortschritt der Menschheit vorangetrieben und es ihr ermöglicht, innovativ zu sein und zu gedeihen. So gut sie auch für uns waren – nachhaltigere Wege, den Fortschritt voranzutreiben, rücken in den Mittelpunkt. Erneuerbare Energien lösen die fossilen Brennstoffe ab und stehen dank der verantwortungsvollen Chemie von Chemours am Beginn einer völlig neuen Energiewirtschaft.

Ein historischer Wandel

Erneuerbare Energien haben einen immer größeren Anteil am Energiemix, der sich auch angesichts der COVID-19-Pandemie noch beschleunigt hat.

Pandemiebedingte Veränderungen der Art, wie wir leben, arbeiten und spielen, tragen dazu bei, die Emissionen zu verringern¹. Der Transportsektor verbraucht viel weniger Kraftstoff als vorher². Das könnte in den nächsten Jahren so bleiben, wenn sich veränderte Arbeits- und Lebensmuster verfestigen.  Das Arbeiten von zu Hause aus zum Beispiel scheint sich zu etablieren.

Das Transportwesen ist nicht die einzige Branche, die davon betroffen ist. Der gesamte Energiesektor wurde aufgerüttelt³, einschließlich der Investitionen in erneuerbare Infrastruktur und Innovation, obwohl saubere Energiequellen bereits ihren fossilen Vorgängern als bevorzugte Energiequelle der Zukunft den Rang ablaufen⁴. Schätzungen zufolge werden 90 % der neuen Energieerzeugung im Jahr 2020 aus erneuerbaren Quellen stammen⁵. Der gesellschaftliche Druck und die Wirtschaftlichkeit haben dazu geführt, dass erneuerbare Energiequellen attraktiver geworden sind, besonders in einer Zeit, in der Flexibilität und Kosten im Vordergrund stehen.

Aber sind Sonnen- und Windenergie genug?

Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft

Wenn wir unsere Emissionen drastisch senken wollen, müssen wir die Energieerzeugung dekarbonisieren, und ein Weg dazu ist die Wasserstoffwirtschaft. Indem wir erneuerbare Energie zur Erzeugung von Wasserstoff nutzen, können wir ein emissionsfreies Energiesystem schaffen. Dadurch können wir einen der wenigen Nachteile der erneuerbaren Energien überwinden und die nächste Normalität für die Energiewirtschaft weltweit einläuten.

Erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windenergie sind unbeständig. Diese Anlagen liefern Strom, wenn die Sonne scheint und der Wind kräftig genug weht und sind auf fortschrittliche Fluorpolymere wie Teflon™-Beschichtungen und Krytox™ Performance Lubricants angewiesen, damit sie reibungslos funktionieren. Doch was passiert, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nachlässt? Was tun Sie, wenn an einem sonnigen, windigen Tag mehr Energie vorhanden ist, als Sie speichern können? Hier kommt der Wasserstoff ins Spiel.

Essentielle Chemie für Energie

Dank der bemerkenswerten chemischen Eigenschaften von Ionenaustauschermedien wie Nafion™-Protonenaustauschermembranen und -dispersionen, können wir Sonnen- und Windenergie in sauberen Wasserstoff umwandeln – und das sofort. Nafion™-Membranen ermöglichen es uns, überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen durch Elektrolyse von Wasser in seine Bestandteile zu zerlegen: Wasserstoff und Sauerstoff. Der dabei entstehende Wasserstoff ist ein nahezu perfekter Kraftstoff. Bei der Umwandlung entsteht hochwertige Wärme, und es wird lediglich reiner Wasserdampf abgegeben.

Energieintensive Industrieprozesse können Wasserstoff als Rohstoff für schwer abbaubare Sektoren wie die Stahlerzeugung und die Ammoniakproduktion nutzen, die derzeit zu einem großen Teil mit Kohle betrieben werden⁶. Vielmehr kann Wasserstoff irgendwann die Energie für die gesamte Herstellung liefern und Koks bei der Reduktion von Eisenerz ersetzen.

Die Herstellung findet meist im Verborgenen statt, aber eine der bekanntesten Anwendungen von Wasserstoff ist bereits im Begriff, den Wasserstoffantrieb bekannter zu machen. Wenn die meisten Menschen an Wasserstoff denken, denken sie wahrscheinlich an Autos, Busse und Lkw, die mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben werden. Aber dieser Wasserstoff braucht qualitativ hochwertige Membranen, um effizient und zuverlässig zu arbeiten. Hierfür sind Nafion™-Membranen und Dispersionen ideal geeignet, um die Räder am Laufen zu halten.

Wasserstoff kann auch im Haushalt genutzt werden. Das Schöne daran ist, dass wir für einige Anwendungen unsere bestehende Erdgasinfrastruktur nutzen können. Die Einspeisung von Wasserstoff in das Gasnetz bedeutet, dass dessen Nutzung für Haus-, Gebäude- oder Industrieheizungen mit einem Minimum an Umrüstung möglich ist.

Maximale Leistung

Die Umstellung auf eine Wasserstoffwirtschaft scheint eine Mammutaufgabe zu sein, aber die Technologie ist bereits vorhanden. Unverzichtbare Membranen wie Nafion™ verfügen über die Stärke und den Leistungsbereich, der den anspruchsvollen Bedingungen in Großkraftwerken und dem täglichen Einsatz in Autos, Lastwagen und Bussen standhält.

Die Herausforderung ist die Skalierung. Die Kosten für die Herstellung von Wasserstoff werden mit der großtechnischen Erzeugung von Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen und der Wasserelektrolyse stark sinken. Eine koordinierte Unterstützung der Wasserstoffentwicklung über die gesamte Wertschöpfungskette und die Gesetzgebung hinweg wird die Kostensenkung beschleunigen, so wie es bei Wind- und Solarenergie bereits der Fall ist.

Wir sehen jedoch Handlungsbedarf. Die Europäische Union hat beispielsweise ein flächendeckendes Projekt gestartet, um genau das zu tun: fossile Brennstoffe durch Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen zu ersetzen. Durch die Umstellung auf eine wasserstoffbasierte Wirtschaft hofft die EU, die Kohlenstoffemissionen bis 2030 um 45 % zu senken und bis 2050 eine Netto-Null-Emission zu erreichen⁷.

Zudem planen sie, die Zahl der mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuge bis zum Jahr 2040 von 1 Million auf 17 Millionen zu erhöhen und damit den CO²-Ausstoß deutlich zu senken⁸. Immerhin macht der Verkehrssektor ein Drittel der gesamten CO²-Emissionen aus⁹.

Die neue US-Regierung scheint dem Beispiel der EU folgen zu wollen und in die Dekarbonisierung der Wirtschaft zu investieren. Es gibt Pläne, in den nächsten vier Jahren 2 Billionen US-Dollar in die Solar- und Windenergie zu investieren, mit dem Ziel, den US-Energiesektor bis 2035 CO²-frei zu machen und bis 2050 keine Emissionen mehr zu verursachen¹⁰.

Mit mehr erneuerbarer Energie steht auch mehr überschüssige Energie für die Herstellung von Wasserstoff zur Verfügung, was die Kosten reduziert und die Wettbewerbsfähigkeit der erneuerbaren Energie weiter erhöht. In Kürze werden wir das alte Sprichwort aktualisieren müssen. Wir werden nicht Heu machen, während die Sonne scheint; wir werden Wasserstoff machen.