Colorado wird nationales Vorbild für sauberen Wasserstoffkraftstoff

Nationale und lokale Befürworter sauberer Energie loben Colorado als Vorreiter bei der Suche nach sauberer Wasserstoffkraftstoffproduktion als weitere Alternative zu schmutzigen fossilen Brennstoffen. Ihr wichtigster Beweis ist ein gerade von Gouverneur Polis unterzeichnetes Gesetz, das sauberen Wasserstoff definiert und öffentliche Steuergutschriften und PUC-Genehmigungen für wirklich umweltfreundliche Projekte vorsieht.

Was ist also das Problem? Welcher Wasserstoff ist „grün“, welche Methoden sind „blau“, welcher ist der gefürchtete „grau“ und wann und wo wird Wasserstoff wahrscheinlich in echten Großprojekten in Colorado eingesetzt? Wir haben mit einigen Experten gesprochen, um das Problem zu klären.

SPEISEKARTE

Wie ist Wasserstoff ein alternativer Kraftstoff? | Wie funktioniert das Farbsystem? | Staatliche Steuergutschriften | Wo wird es wahrscheinlich in großem Maßstab eingesetzt werden | Kann ich mein Auto mit Wasserstoff betanken?

Reiner Wasserstoff kann als Hochwärmequelle verbrannt werden, ähnlich wie Erdgas, Kohle oder Benzin. Es kann auch als Alternative zu Erdgas als „Rohstoff“ für Industrien wie die Düngemittelproduktion verwendet werden.

Die Herausforderung besteht darin, dass Wasserstoff zwar reichlich vorhanden ist – es ist der erste Eintrag im Periodensystem –, aber normalerweise an einen Partner wie Sauerstoff gebunden ist. Es muss aufgeteilt werden, bevor es nützlich ist. Die Spaltung von Wasser – H2O – ist die sauberste Methode.

Wenn Wasserstoff nicht sauber produziert oder als Ersatz für „schmutzige“ Kraftstoffquellen in schwer zu dekarbonisierenden Industrien wie der Zementproduktion verwendet wird, bringt er im Hinblick auf die globale Erwärmung nicht viel. Wer Wasserstoff mit Strom aus Kohle oder Erdgas produziert, spielt um den Gleichstand.

Grüner Wasserstoff wird durch die Aufspaltung von Wasser mit sauberem Strom wie Solar- oder Windkraft oder Wasserkraft aus Staudämmen hergestellt. Ein grünes Wasserstoffsystem bedeutet auch, dass es im wahrsten Sinne des Wortes keine Lecks in der Pipeline gibt – austretender Wasserstoff verlängert die Lebensdauer des intensiven Treibhausgases Methan in der Atmosphäre. Und am umweltfreundlichsten ist es, wenn Wasserstoff fossile Brennstoffe an einem Ort ersetzt, der intensive, immer verfügbare Wärme benötigt, wie etwa eine Stahlschmiede oder ein Zementofen.

„Wir sehen definitiv große Chancen im Zusammenhang mit Wasserstoff, wenn es richtig gemacht wird. Aber es birgt auch große Risiken“, wenn es falsch gemacht wird, sagte Pete Budden, Wasserstoffbefürworter des Natural Resources Defense Council, in einem Interview über Colorados Gesetzgebung. „Es muss einfach wirklich zielgerichtet sein, wo man es einsetzt und wie man es herstellt.“

Grauer Wasserstoff wird aus Methan (Erdgas) hergestellt und ist derzeit die vorherrschende Produktionsmethode für Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniakdünger und anderen Industriechemikalien. Nach Angaben des NRDC und anderer gemeinnütziger Quellen wie RMI wird durch den Prozess viel Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Bei der Herstellung von grauem Wasserstoff werden für jedes hergestellte Kilogramm Wasserstoff 10 Kilogramm Kohlendioxid freigesetzt.

Blauer Wasserstoff ist ein Zwischenprodukt, das auf Erdgas Methan basiert, dann aber das entstehende Kohlendioxid auffängt und es unter der Erde oder auf andere Weise speichert.

Es gibt auch „rosafarbenen“ Wasserstoff, der theoretisch durch Strom aus Kernkraftwerken erzeugt wird und Vorteile hat, da er weniger Treibhausgase produziert, aber schreckliche Nachteile hat, weil er Giftmüll produziert und enorme Kostenüberschreitungen erleidet. Da es in den USA keine realistischen Pläne für neue Kernenergie gibt, wird Pink laut Umweltverbänden außerhalb Europas nicht ins Spiel kommen.

Da für Wasserstoffprojekte lukrative Bundes- und Landessteuergutschriften und Forschungsstipendien verfügbar wurden, wollten die Befürworter sauberer Energie in Colorado den Staat von Anfang an auf das richtige „Farbschema“ bringen. Im Gesetzentwurf 1281 des Repräsentantenhauses heißt es, dass eine neue staatliche Steuergutschrift für jedes produzierte Kilogramm Wasserstoff nur an ein Projekt für sauberen Wasserstoff gehen kann. Dazu gehören laut Senatorin Lisa Cutter, D-Littleton, einige der Grundvoraussetzungen für sauberen Wasserstoff: Produktion mit sauberem Strom, minimale Leckagen beim Transport und Bevorzugung von Projekten, die Wasserstoff verwenden, wo andere saubere Kraftstoffe nicht funktionieren.

„Ich spreche allen Unterstützern des Gesetzentwurfs und dem Colorado Energy Office große Anerkennung dafür aus, dass sie wirklich hart daran gearbeitet haben, auf alle Umweltgruppen einzugehen, und trotzdem getan haben, was wir tun mussten, um von „neuen Bundesmitteln“ profitieren zu können. sagte Cutter. „Wir mussten wirklich hart arbeiten, um mit den Umweltgruppen in Kontakt zu kommen. Ich würde nie auf der anderen Seite stehen.“

Zu den weiteren Unterstützern des Gesetzentwurfs gehörten die Abgeordnete Brianna Titone (D-Arvada), die Abgeordnete Stephanie Vigil (D-Colorado Springs) und der Senator Kevin Priola (D-Henderson).

Der Gesetzentwurf weist die Public Utilities Commission außerdem an, einen Prozess zur Prüfung von Wasserstoffprojekten einzurichten, die von Energieversorgern im Besitz von Investoren wie Xcel Energy vorgeschlagen werden. Die PUC muss prüfen, wie neue Projekte bezahlt werden, ob die Kosten den Verbraucherzinszahlern oder den Anteilseignern des Unternehmens in Rechnung gestellt werden.

Solche Versorgungsunternehmen müssten der PUC auch mitteilen, welche Auswirkungen ein Wasserstoffprojekt auf überproportional betroffene Gemeinden haben könnte, die bereits in der Geschichte Colorados unter den Folgen der Umweltverschmutzung durch Versorgungsunternehmen und Industrie gelitten haben. Und die Energieversorger müssten weiterhin über Treibhausgaseinsparungen und andere Aspekte ihrer Projekte berichten.

Der Wortlaut des Gesetzentwurfs werde bereits als nationales Modell angesehen, dem andere staatliche Regulierungsbehörden folgen könnten, sagen das NRDC und andere Gruppen.

Die sorgfältigen Parameter werden „eine robuste, erneuerbare, langfristige Wasserstoffindustrie fördern, die klimaorientiert ist und nicht etwas ist, das nur ein Strohfeuer ist oder das nicht die Glaubwürdigkeit echter Emissionsreduzierungen hätte, die diese Leitplanken tatsächlich bieten können.“ „, sagte Budden.

Colorado arbeitet derzeit mit anderen südwestlichen Bundesstaaten zusammen, um ein offiziell genehmigter „Wasserstoffknotenpunkt“ der Bundesregierung zu werden. Der Gewinn dieses Status würde Türen für mehr Forschung, Entwicklung und Kapitalzuschüsse öffnen, um hier große Wasserstoffprojekte auf den Weg zu bringen. Die Verabschiedung einer durchdachten Landesgesetzgebung kann Colorados Chancen verbessern, sagen Befürworter.

Schwer zu dekarbonisieren : Industrien, die auf stets verfügbare Wärme mit mehreren Tausend Grad Celsius angewiesen sind, lassen sich nicht einfach auf erneuerbare Energiequellen wie Windkraftanlagen oder Solarparks umstellen. Forscher arbeiten an Produktionsmethoden bei niedrigeren Temperaturen, diese bleiben jedoch experimentell. Stahl- und Zementwerke gelten als „hartnäckige“ oder schwer zu dekarbonisierende Industrien. EVRAZ Steel in Pueblo und Zementöfen in Pueblo, Florence und Lyons gehören zu den größten Treibhausgasproduzenten in Colorado.

Wasserstoff könnte an solchen Orten ideal sein, da durch die Ansiedlung der Wasserstoffproduktion neben einer riesigen Industrieanlage die Gefahr von Lecks während des Pipelinetransports verringert wird. Wasserstoff kann bei den hohen Temperaturen verbrennen, die für Öfen und Schmieden erforderlich sind, und diese Fabriken sind bereits daran gewöhnt, mit Regulierungsbehörden zusammenzuarbeiten, um andere Emissionen als Kohlenstoff zu kontrollieren.

Die Energieversorger in Colorado planen, ihre CO2-Emissionen bis 2030 um 80 % zu reduzieren, bemerkte Alana Miller von NRDC. Um wie geplant die nächsten 20 % bis 2040 zu erreichen, müsse wahrscheinlich Wasserstoff im Mix sein, sagte sie.

Chemikalien : Die Herstellung von Düngemitteln für die US-Landwirtschaft ist ein chemisch intensiver Prozess. Derzeit wird das zur Herstellung von Düngemitteln benötigte Ammoniak in der Regel mit aus Erdgas raffiniertem Wasserstoff hergestellt. Der Einsatz von Wasserstoff, der sauber aus Wasser und erneuerbarem Strom hergestellt wird, würde die CO2-Emissionen der Landwirtschaft deutlich senken.

Versorgungseinrichtungen, als Spitzen- oder Notstrom: Wenn erneuerbare Solar- und Windenergie einen Überschuss für das Netz erzeugen, kann dieser saubere Strom zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff verwendet werden, der dann für weitaus längere Zeiträume gespeichert werden kann als Strom in elektrischen Batterien.

Bei Spitzenenergiebedarf oder wenn die Sonne nicht scheint, kann der Wasserstoff sauberer verbrannt werden als Erdgas, um Spitzen- oder Notstrom für das Netz zu erzeugen. Versorgungsunternehmen könnten Wasserstoff über Monate oder länger speichern, um die saisonalen Kostenspitzen von Erdgas auszugleichen, wie sie den Verbrauchern in Colorado im Winter 2022/23 zu schaffen machten.

Durch die Verbrennung von Wasserstoff entsteht kein überschüssiger Kohlenstoff, aber es kann zu einem Anstieg der Stickoxidemissionen führen, die von der EPA kontrolliert werden und zum Ozonproblem im Front Range in Colorado beitragen. Befürworter sagen, dass jede groß angelegte Verbrennung von Wasserstoff NOx-Schutzmaßnahmen beinhalten müsste.

Schwere Lastkraftwagen und andere Ferntransporte : Die Kosten und der Speicherbedarf von Wasserstoff machen für die Betankung von Schwerlastkraftwagen, Zügen oder Langstreckenseeschiffen mehr Sinn. Einige Lkw-Hersteller arbeiten an wasserstoffbetriebenen Modellen. Wasserstoff kann genauso schnell nachgefüllt werden wie Benzin und Diesel, was einige Vorteile gegenüber den derzeitigen elektrischen Ladetarifen bietet.

Umweltschützer sind hinsichtlich der Transportmöglichkeiten unterschiedlicher Meinung: „Die Elektrifizierung schreitet voran, sie verbessert sich so schnell, dass wir da noch keinen Gewinner nennen wollen“, sagte Budden. „Und es besteht die Gefahr, dass man bei diesen Lastwagen alles auf den Wasserstoff-Korb setzt.“

Nicht so schnell. In Kalifornien gibt es einige Wasserstofftankstellen, aber die meisten Autohersteller betrachten Wasserstoffmodelle als experimentell und unterscheiden sich deutlich von der hochgefahrenen Produktion von Elektrofahrzeugen für Verbraucher.

AAA Colorado arbeitete mit Entwicklern von Wasserstoffkraftwerken zusammen, um eine Tankstelle zu finden, die AAA-Rettungsfahrzeuge mit Treibstoff versorgen und potenziell für die Öffentlichkeit zugänglich sein könnte. Der Staat hat dieses Projekt nun von New Day Hydrogen finanziert, und das Unternehmen arbeitet an einem Standort in Globeville-Elyria-Swansea. Diese Stadtteile wären besser für die Entwicklung von Wasserstoff für die LKW- und Lagerindustrie geeignet, die sich stark auf die Interstates 70, 25 und 270 konzentriert. New Day Hydrogen gibt an, dass neben AAA sechs große Flottenbetreiber Interesse zeigen und ihr Ziel darin besteht, eine zu eröffnen Tankstelle im Jahr 2025.

Die Nutzung von Wasserstoff durch Verbraucher, beispielsweise in Autos, sei möglicherweise auf lange Sicht nicht die beste Anwendung des Materials, sagen Experten. Bundes-, Landes- und Kommunalbehörden investieren fleißig Geld in die öffentliche Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, die derzeit einsatzbereit, attraktiv und preislich wettbewerbsfähig sind.

„Wir wollen nicht, dass der Aufbau riesiger Wasserstofftankstellennetze unsere Investitionen verdoppelt“, sagte Budden. „Wenn wir nicht viel Geld verschwenden wollen.“

Update: Diese Geschichte wurde am 5. Juni 2023 mit weiteren Informationen über eine potenzielle öffentliche Tankstelle für Wasserstofffahrzeuge im Norden von Denver aktualisiert.

Michael Booth ist ein Colorado Sun-Reporter für Gesundheit, Gesundheitspolitik und Umwelt. E-Mail: [email protected] Twitter: @MBoothDenver Mehr von Michael Booth