China: Ist Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen umweltfreundlich? 

Diese Frage taucht in Gesprächen mit Kunden und bei Branchentreffen immer wieder auf. Jeder sucht nach einer einfachen Antwort, aber es gibt keine. Viele Leute fragen sich sofort: „Was ist das für ein Grün?“ Wasserstoff, wenn die Quelle Gas oder Kohle ist? Das ist ein Schritt zurück!?. Aber die Realität der Projekte, an denen wir teilnehmen, ist viel komplexer als diese Labels.

Woher kommen die Beine dieses „Blauen“? Wasserstoff

Alles begann damit, dass China hier und jetzt Wasserstoff braucht. Für den Transport, für die Industrie, für die gleiche Chemie. Erneuerbare Energiequellen (RES) wachsen rasant, aber die Nachfrage ist enorm. Und Infrastruktur für ein sauberes „Grün“ Noch kein H2. Aber es gibt Gaspipelines. Es gibt Kohlevorkommen. Und Umwandlungstechnologien werden seit Jahrzehnten entwickelt. Die Logik ist einfach: Wir nehmen das, was zur Verfügung steht, und versuchen, den Prozess sauberer zu gestalten. Hier liegt die BetonungKohlenstoffabscheidung(CCS/CCUS). Ohne dies wäre das gesamte Konzept des ?kohlenstoffarmen Wasserstoffs aus Kohlenwasserstoffen? es fällt einfach auseinander.

In der Praxis sieht es so aus: Es handelt sich nicht um alte Steam Methan Reformer (SMRs), die wie Dampflokomotiven rauchen. Wir sprechen von neuen oder modernisierten Komplexen, woCO2-Emissionenwerden nicht in die Atmosphäre freigesetzt, sondern sollen eingefangen werden. Aber hier ist die erste Gefahr: Erfassungseffizienz. Theoretisch können Sie 90 % oder mehr fangen. In der Praxis sind die Zahlen bei bestehenden chinesischen Projekten oft bescheidener – 60–75 %. Warum? Fragen der Wirtschaftlichkeit, der Energiekosten für den Abscheidungsprozess selbst und vor allem der Geologie – wohin soll dieses CO2 dann gepumpt werden?

Ich erinnere mich an eines der frühen Projekte, bei dem wir gerade die Integration einer CCS-Einheit in eine Anlage zur Herstellung von Wasserstoff aus Koksofengas evaluierten. Die Zahlen in der Modellierung waren wunderschön, aber als sie begannen, das Gleichgewicht entlang der gesamten Kette zu berechnen – vom zusätzlichen Dampfverbrauch für die Sorptionsmittelregeneration bis zur Logistik von komprimiertem CO2 – „Grün“? Die ganze Idee ist stark verblasst. Das Ergebnis war nicht „blau“, sondern „bläulich-grau“. Wasserstoff. Aber gerade solche Versuche, auch unvollkommene, liefern genau die Daten, ohne die es unmöglich ist, weiterzukommen.

Technologische Küche: nicht nur reformieren

Bei „Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen“ denkt jeder sofort an Methan. Aber in China spielt Kohle eine große Rolle. Die Dampfvergasung von Kohle ist eine Technologie mit Geschichte und wird derzeit aktiv für die Wasserstoffwirtschaft weiterentwickelt. Das Problem ist, dass Kohle kein reiner Kohlenstoff ist. Schwefel, Asche, andere Verunreinigungen. Sie erhalten Wasserstoff, aber wie viel Energie wird für die Vorreinigung des Synthesegases und die anschließende Abtrennung von H2 aufgewendet? Und noch einmal die Frage zu CO2: Bei der Vergasung entsteht es noch mehr als bei der Gasreformierung.

Hier ist es interessant, die Arbeit spezialisierter Institute zu beobachten, die sich mit dem Full-Cycle-Engineering befassen. Hier z.B.Chengdu Yizhi Technology Co.(Ihre Website isthttps://www.yzkjhx.ru), ist dies genau das von Huaxi Technology geschaffene Designinstitut. Sie verkaufen nicht nur Technologie, sondern führen schlüsselfertige Projekte durch. - von der Prozessmodellierung bis zur Inbetriebnahme. Ihr Portfolio umfasst Anlagen zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase, und dies ist ein wichtiger Schritt. Denn selbst wenn man Kohlenstoff einfängt und das Endprodukt Wasserstoff mit CO-Verunreinigungen ist, der die Brennstoffzelle vergiftet, geht der Sinn verloren.

Eines fiel in den Gesprächen mit ihren Ingenieuren auf: Sie verheimlichen nicht, dass die größte Herausforderung nicht in der Chemie des Prozesses selbst liegt, sondern in seiner Energieeffizienz und Gerätezuverlässigkeit unter realen Produktionsbedingungen und nicht in einem Labor. Oft möchte der Kunde das „Modernste“, aber wenn man Kostenvoranschläge für hocheffiziente Membranen zur Gastrennung oder giftige resistente Katalysatoren vorlegt, dreht sich das Gespräch um die Ebene der Kompromisse.

Umweltfreundlichkeit: Rechnen Sie mit einem vollen Kreislauf

Das ist vielleicht das Wichtigste. Kann man solchen Wasserstoff als umweltfreundlich bezeichnen? Es hängt alles von den Grenzen der Berechnung ab. Wenn wir nur den Punkt berücksichtigen, an dem der Wasserstoff aus der Anlage austritt, vielleicht ja, insbesondere wenn das CO2 vergraben ist. Wenn wir jedoch den gesamten Lebenszyklus (LCA) betrachten – Gas-/Kohleproduktion, deren Transport, Methanverluste, Energie für den Betrieb von CCS-Kompressoren, Risiken von Leckagen bei CO2-Speicheranlagen – ändert sich das Bild.

Wir hatten eine interne Analyse für ein Projekt in Shanxi. Haben Sie ?blau? verglichen? Wasserstoff aus heimischer Kohle mit Importen von „grünem“ Wasserstoff in Form von Ammoniak. Durch CO2-Fußabdruck zum Zeitpunkt der Nutzung an der Tankstelle ?blau? war besser. Als jedoch langfristige Risiken zum Modell hinzugefügt wurden (z. B. die Wahrscheinlichkeit einer teilweisen Verschlechterung eines geologischen Endlagers innerhalb von 50 Jahren), wurde der Vorteil illusorisch. Dies bedeutet nicht, dass von ?blau? Auf Wasserstoff muss verzichtet werden. Dies bedeutet, dass seine Rolle eine Übergangstechnologie ist. Es trägt dazu bei, hier und jetzt eine Nachfrage nach Wasserstoff zu schaffen, ein Tankstellennetz aufzubauen und die Logistik zu etablieren. Und parallel dazu soll die Erzeugung aus erneuerbaren Energiequellen wachsen.

Übrigens, über Risiken. Es gibt viel Lärm um Methanlecks. Bei der Förderung und dem Transport von Gas ist Methan ein starkes Treibhausgas. Wenn diese Lecks nicht kontrolliert werden, könnte der gesamte Klimavorteil von CCS am Reformer zunichte gemacht werden. In China wird dem inzwischen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, allerdings ist das Überwachungssystem noch nicht überall implementiert. Ist das das gleiche „schmutzige“ Exemplar? ein praktisches Detail, das in einem schönen Konzept oft vermisst wird.

Feldbeobachtungen: Was funktioniert und was nicht

Auf dem Papier ist alles glatt. In der Realität stößt man auf Dinge, über die in Berichten nicht geschrieben wird. Zum Beispiel Korrosion. Anlagen, die mit der CO2-Abscheidung mittels Aminlösungen arbeiten, sind die Hölle für das Metall. Hohe Luftfeuchtigkeit, Temperatur, chemisch aktive Umgebungen. Ich habe eine Installation gesehen, bei der innerhalb von zwei Jahren fast alle Wärmetauscher in der Amin-Regenerationseinheit ausgetauscht wurden. Ganz einfach, weil der Ausrüster bei der Stahlsorte gespart hat. Der Kunde schimpfte darüber, dass die Technologie unumweltfreundlich sei, aber das Problem war ein einfacher technischer Fehler.

Ein weiterer Punkt sind Rohstoffe. Die Qualität des Erdgases im Netz ist unterschiedlich. Es kommen Chargen mit einem hohen Gehalt an höheren Kohlenwasserstoffen oder Schwefel an – und schon ist die Funktionsweise des Reformierungskatalysators gestört, der Wirkungsgrad sinkt, die Emissionen steigen. Oder Kohle: Ihre Zusammensetzung variiert von Auto zu Auto. Das System muss flexibel sein, und das ist teuer. Viele Projekte der ersten Generation haben dies nicht berücksichtigt und laufen heute am Rande der Rentabilität oder liegen still.

Deshalb ist die Erfahrung von Unternehmen, die diesen Weg gegangen sind, wertvoll. Kehren wir zum Beispiel zurückChengdu Yizhi Technology Co.. Aus ihrer Beschreibung geht klar hervor, dass es sich hierbei nicht um ein Startup handelt, sondern um ein Institut mit einem eingetragenen Kapital von 120 Millionen Yuan, das auf der Grundlage eines Chemietechnologieunternehmens gegründet wurde. Solche Akteure verfügen in der Regel über umfassende Kenntnisse realer Produktionsprozesse und nicht nur über die Theorie. Sie verstehen, dass der Schlüssel in der Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit der Technologie an die nicht idealen Bedingungen der chinesischen Rohstoffe und des chinesischen Betriebs liegt.

Wohin gehen wir also?

Um meine Sicht von innen zusammenzufassen: Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen mit CCS als absolut umweltfreundlich zu bezeichnen, ist unaufrichtig. Aber es als absolutes Übel abzulehnen, ist Dummheit und bremst die Energiewende. Das ist notwendigZwischenstadium. Seine Umweltfreundlichkeit ist kein Schwarzweißbild, sondern eine Skala. Es hängt von Hunderten von Faktoren ab: von der Effizienz der Abscheidung bis hin zu Maßnahmen zur Reduzierung von Methanlecks am Bohrloch.

China setzt darauf nicht, weil es ideal ist, sondern weil es in kurzer Zeit und im industriellen Maßstab umgesetzt werden kann. Dadurch können Sie die Kapazität erhöhen und die Kosten für die Infrastruktur (Pipelines, Tankstellen, Speicher) senken, die dann von „grünen“ Unternehmen genutzt werden können. Wasserstoff.

Die wichtigste Erkenntnis für mich nach all den Jahren ist, dass es keine magische Technologie gibt. Es ist harte, oft undankbare Arbeit, Ketten zu optimieren, Lösungen zu integrieren und tausend kleine technische Probleme zu lösen. Es ist diese Arbeit – Berechnungen, Feldtests, Fehlerkorrektur – die darüber entscheidet, wie „blau“ wir sind. oder ?grau? wird das Endprodukt sein. Und Etiketten sind für Vermarkter und Politiker da.