Wasserstoff

Aenert news. Energy resources and infrastructure
Die Gewinnung von natürlichem Wasserstoff aus dem Erdinneren gilt heute als vielversprechendes Gebiet der erneuerbaren Energien. Es wird erwartet, dass Wasserstoff eine Vielzahl industrieller und ökologischer Probleme lösen wird, darunter die Energiespeicherung und die Reduzierung der Emissionen aus dem Schwertransport. Die ursprüngliche Idee war ganz einfach: Grünen Wasserstoff durch Elektrolyse mit Strom aus Solaranlagen oder Windgeneratoren herstellen, den Wasserstoff für die benötigte Zeit in komprimiertem oder verflüssigtem Zustand speichern, zum Verbrauchsort transportieren und anschließend wieder in Wasserstoff umwandeln Sie erzeugen elektrische Energie mithilfe von Brennstoffzellen oder verbrennen sie in speziellen Kesseln oder Turbinen zur Erzeugung thermischer Energie.
Alles sah logisch aus und man ging davon aus, dass die bestehenden Barrieren erfolgreich beseitigt werden würden. Die hohen Kosten der Elektrolyse oder die technologischen Schwierigkeiten beim Transport von Wasserstoff erlauben es jedoch noch nicht, das Niveau seiner kommerziellen Nutzung zu erreichen. Nach wie vor erscheint Wasserstoff, der durch die Hochtemperaturreformierung von Methan (grauer Wasserstoff) gewonnen wird, kommerziell günstiger und im Hinblick auf Produktionsmengen für den industriellen Bedarf realistisch. Das Problem hier ist jedoch ein anderes und hängt mit der Nutzung fossiler Brennstoffe und den erheblichen Kohlendioxidemissionen zusammen. Doch selbst wenn die CO2_-Vergrabung zum Einsatz kommt, bleibt dieser Wasserstoff (blau) außer Konkurrenz zu grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen. Der Wasserstoffmarkt (Händler) beispielsweise in den USA an der Golfküste, wo ein Cluster unabhängiger Wasserstoffproduzenten für den Bedarf der Ölraffinierung, einschließlich des Pipelinetransports von Wasserstoff, geschaffen wurde.
Nach Angaben der IEA produzierte die Welt im Jahr 2022 etwa 95 Mio. t H2_,wovon 83 % auf fossile Brennstoffe entfielen (Methan, Kohle). Weitere 16 % fielen als Nebenprodukt an. Offensichtlich erfüllen solche Technologien nicht die idealen Anforderungen der Hardliner-Befürworter des Klimawandels. Allerdings machte die Elektrolyse nur 0,1 % der gesamten erzeugten Wasserstoffmenge aus, und die CO₂-Speicherung (CCUS) kommt in weiteren 0,6 % der Fälle zum Einsatz. Die Förderung umweltfreundlicher Wasserstoffproduktionstechnologien stößt bislang auf unüberwindbare Hindernisse. In einer solchen Situation scheint natürlicher oder weißer Wasserstoff für alle Beteiligten die akzeptabelste Lösung zu sein.

Das einzige eindeutige Beispiel für das Vorhandensein von weißem Wasserstoff in der Erdkruste war lange Zeit das kleine Dorf Bourakébougou in Mali, wo Bohrer Ende der achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts beim Bohren eines Wasserbrunnens auf einen Strom fast reinen Wasserstoffs stießen. Dieser Wasserstoff wurde später über einen Generator zur Stromerzeugung genutzt. Damit wurde erstmals ein technologisches Schema zur Energieerzeugung aus natürlichem Wasserstoff mit einer Produktivität von etwa 5 Tonnen Wasserstoff pro Jahr (98 % Wasserstoff, 1 % Methan und 1 % Stickstoff) organisiert, und das bei weitem nicht in hohem Maße entwickelte Länder, aber in Afrika, weit entfernt von Energiefreuden. Bisher wurden in dieser Region auf einer Fläche von fünf mal fünf Kilometern 13 wasserstoffhaltige Bohrlöcher gebohrt und getestet.
Später tauchten in den USA, Australien, Albanien, Spanien, Oman, Frankreich und einigen anderen Ländern weitere Beweise für das Vorhandensein unterirdischer Reserven an weißem Wasserstoff auf. Mittlerweile engagieren sich mehrere Dutzend Start-ups aktiv im Bereich der Erkundungsbohrungen, namhafte Investoren sind mit von der Partie.
Das amerikanische Startup Koloma hat im vergangenen Jahr 91 Millionen US-Dollar aus Fonds wie Bill Gates‘ Breakthrough Energy Ventures eingesammelt . Natural Hydrogen Energy hat in Nebraska eine Explorationsbohrung gebohrt. „Es wird ein paar Jahre dauern, bis die kommerzielle Produktion erreicht ist“, sagte Viacheslav Zgonnik, CEO. Basierend auf geologischen Daten, die fast ein Jahrhundert zurückreichen, führte Australian Gold Hydrogen im Jahr 2023 Bohrarbeiten durch und entdeckte Ströme von Wasserstoff mit einer Reinheit von bis zu 86 % sowie Helium mit einer Reinheit von bis zu 6,8 %. Ein weiteres australisches Unternehmen, Hy Terra , versucht, das Nemaha-Projekt in Kansas, USA, umzusetzen.

Unter den jüngsten Entwicklungen auf diesem Gebiet ist die Entdeckung eines spontanen Wasserstoffflusses in einer Chromitmine in Albanien zu erwähnen . Das wichtigste Ergebnis dieser Suche war jedoch im vergangenen Jahr die Entdeckung einer Wasserstofflagerstätte in der Region Lothringen im Südosten Frankreichs. Hier entdeckten Geologen bei der Suche nach Kohleflözmethan in einem alten Kohlegebiet riesige unterirdische Wasserstoffreserven, deren Volumen auf 46 Millionen Tonnen geschätzt wird. Der Wasserstoffanteil im aus einer Tiefe von 1100–1250 Metern geförderten Gas betrug 15–20 %. Selbstverständlich bedürfen alle diese Informationen einer detaillierten Überprüfung und qualitativen Bewertung. Auf jeden Fall ist dieses Ereignis mehr als nur eine würdige Tatsache; Vielleicht wird es zu einem ernsthaften Katalysator für die Einstellung zu diesem Problem. Es ist möglich, dass dies zu einem massiven Zustrom neuer Forscher, Bohrer und Investoren sowie von Öl- und Gasunternehmen führen wird, um die Grundlage für die Technologie zur Herstellung von weißem Wasserstoff zu bilden.
Ein zusätzlicher Anreiz für diesen Prozess sind die optimistischen Schätzungen der weltweiten Reserven an natürlichem Wasserstoff, die noch auf vorläufigem Niveau erfolgen. So laut der Financial TimesDer USGS-Forschungsgeologe Geoffrey Ellis berichtete, dass unterirdische Reservoirs auf der ganzen Welt etwa 5 Billionen Tonnen Wasserstoff enthalten. Dies ist eine enorme Zahl, auch wenn nur ein kleiner Teil dieser Reserven gefördert werden kann.

Wie und wo man natürlichen Wasserstoff findet

Bisher waren erfolgreiche Entdeckungen von natürlichem Wasserstoff das Ergebnis von Zufall, Glück oder bestenfalls professioneller Intuition. Für die geologische Verteilung von natürlichem Wasserstoff gibt es noch keine detaillierte und anerkannte wissenschaftliche Methodik. Tatsächlich gibt es keine zuverlässigen und bewährten Instrumente zur praktischen Bewertung wasserstoffhaltiger geologischer Strukturen. All dies ist in der Entwicklung. Natürlich gibt es allgemeine Vorstellungen, Konzepte und Prognosen.
Einer Version zufolge ist die Bildung von Wasserstoff während des Serpentinisierungsprozesses möglich. Dieser Prozess basiert auf der Hydratisierung basischer Gesteine ​​unter dem Einfluss thermischer wässriger Lösungen. Insbesondere ultramafische Gesteine ​​aus Olivinen (Mg ₂ SiO ₄ , Fe ₂ SiO ₄ ), die eine starke Tendenz zur Reaktion mit Wasser haben. In diesem Fall bilden beispielsweise eisenhaltige Olivine bei einer solchen Wechselwirkung freien Wasserstoff nach folgendem Mechanismus:



Forsterite, an olivine mineral. Groundwater interacting with olivine can result in hydrogen building up in the surrounding rock layers.
Public Domain. Image and specimen from Smithsonian National Museum of Natural. Source: USGS

Für diesen Prozess wurde die optimale Temperatur im Bereich von 200–310 ^° C ermittelt. Offensichtlich hängt die Wasserstoffproduktion in einem solchen System von der Menge an aktivem Gestein ab. Der Wasserstofffluss zur Oberfläche wird maßgeblich auch von der Durchlässigkeit der oberflächennahen Schichten der Erdkruste bestimmt. Somit kann das Vorkommen von eisenhaltigen Olivinen in Kombination mit Thermalwasser in geologischen Gesteinen ein ernstzunehmender Hinweis auf das Vorhandensein von freiem Wasserstoff sein. Wie jedoch in der Arbeit „Diffusioned flow of Molecular Hydrogen through the Western Hajar Mountains, Northern Oman“ gezeigt wird, werden Wasserstoffströme auch aus geologischen Formationen gefunden, die strukturell unterhalb der Serpentinite liegen.
Eine weitere Möglichkeit zur Bildung von natürlichem Wasserstoff basiert auf den Verfahren der wässrigen Radiolyse. Durch den radioaktiven Zerfall von Uran, Thorium etc. entsteht Energie, die zur Radiolyse, also zur Zerlegung von Wasser in Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle, führt. Den Forschern zufolge ist die Menge des erzeugten molekularen Wasserstoffs proportional zur Porosität der mit Wasser gefüllten Gesteinsmatrix. In einem solchen Modell, in dem Wasserstoff vorhanden ist, sollte auch Sauerstoff vorhanden sein, was jedoch nicht bestätigt wurde.
Weitere Möglichkeiten zur Bildung von natürlichem Wasserstoff sind biologische Prozesse sowie vulkanische Reaktionen und hydrothermale Prozesse. Im ersten Fall wird davon ausgegangen, dass Wasserstoffgas aus organischen Substanzen, vor allem aus Erdgas, durch biologische Aktivitäten, beispielsweise durch Fermentation, anaerobe Zersetzung usw., entsteht.

Die größte Menge an Wasserstoff gehört zu tiefsitzendem Wasserstoff. Dies wird indirekt durch einen Anstieg der Wasserstoffkonzentration mit zunehmender Bohrtiefe bestätigt. Dies wurde insbesondere von Forschern in der Region Lothringen in Frankreich berichtet. In einer Tiefe von etwa 1100 Metern lag die Wasserstoffkonzentration also bei 15 %, in einer Tiefe von 1250 Metern bei 20 %. In einer Tiefe von 3000 Metern werden den Forschern zufolge Konzentrationen nahe 100 % erwartet. Vielleicht ist diese Option am schwierigsten zu verstehen und löst daher viele Kontroversen aus.
Weniger häufig erwähnt werden andere Möglichkeiten der Wasserstoffbildung, insbesondere der Kontakt von Wasser mit frisch freigelegten Gesteinen, der Abbau von Ansammlungen organischer Stoffe und die Freisetzung von Hydroxylionen in Mineralien. Auf der Website von Natural Hydrogen Energy LLC finden Sie die folgenden Beispiele für die in einigen Ländern nachgewiesenen Mengen an natürlichem Wasserstoff: Türkei – 12 % H ₂ ; Island – 24 % H ₂ ; Japan 51 % H ₂ ; Oman 82 % H ₂ ; USA 96 % H ₂ .

Die aktuellen Herausforderungen bei der Schaffung eines gültigen und überzeugenden Systems zur Schätzung des Wasserstoffgehalts geologischer Schichten sind größtenteils auf die historische Vernachlässigung der Wasserstoffidentifizierung bei der Analyse von Gasen aus Bohrlöchern zurückzuführen. Dies war sowohl auf den Mangel an geeigneten Gasanalysatoren als auch auf die fehlende Formulierung des Problems der Wasserstoffbilanzierung selbst zurückzuführen.
Zum Beispiel Das Vorkommen und die Geowissenschaften von natürlichem Wasserstoff: Eine umfassende Übersicht liefert die folgenden Daten: „Die Energy Geochemistry Database (EGDB) des United States Geological Survey (USGS) enthält 103.000 Datensätze von Gasproben aus der ganzen Welt, davon nur 8 Fälle von Wasserstoff.“ wurde bei einer Konzentration von >10 % nachgewiesen.“

Durch die Ausweitung der Forschung und die Klärung des Zustands spezifischer wasserstoffhaltiger Formationen wird es wahrscheinlich möglich sein, praktische geologische Karten in Analogie zu geologischen Modellen in der Öl- und Gasförderung zu erstellen. Natürlich werden in diesem Fall seismologische, gravitative oder elektromagnetische Methoden zur Erkundung von Öl- und Gasfeldern sicherlich nützlich sein. In jedem Fall sind jedoch neue spezifische Methoden und Instrumente zur Messung von Gasen in unterirdischen Schichten erforderlich, wie beispielsweise Wasserstoffgassonden, bei denen es sich um einzigartige Spektrometer zur Messung und Analyse gelöster Gase in Tiefbrunnen handelt.

Hier ist es auch sehr wichtig, die Liste der begleitenden natürlichen Anzeichen, die das Vorhandensein von Wasserstoff begleiten, zu identifizieren und zu systematisieren. Einige von ihnen verfolgen möglicherweise unkonventionelle Ansätze. Beispielsweise entwickelt das US Geological Survey (USGS) Methoden zur Wasserstoffexploration, die auf der Annahme eines Zusammenhangs zwischen Wasserstoff und Edelgasen basieren. Einen ähnlichen Ansatz verfolgen Natural Hydrogen Energy LLC, Gold Hydrogen und Hy Terra, die bohren, um Ansammlungen von Wasserstoff und Helium zu finden.

In der Arbeit „Natural Molecular Hydrogen Sickerage Associated with Surface, Rounded Depressions on the European Craton in Russia“ heißt es: „...Im russischen Teil des europäischen Kratons gibt es mehrere tausend subkreisförmige Strukturen mit einer Größe von hundert Metern bis zu mehreren Kilometern Durchmesser wurden in der gesamten Region von Moskau bis Kasachstan identifiziert. Im Allgemeinen entsprechen diese Strukturen kleineren morphologischen Vertiefungen.“
Es gibt zahlreiche Hinweise auf Wasserstoffsignaturen in geothermischen Solen und Nichteisenmetallminen.

Nachfolgend finden Sie ein erläuterndes Diagramm des USGS, das das aktuelle Verständnis von natürlichem Wasserstoff visuell zusammenfasst.



How hydrogen forms underground. Public Domain. Image courtesy of Science. Source: USGS

Basierend auf der Analyse können wir schlussfolgern, dass sich Forscher und Bohrunternehmen am häufigsten auf das Modell der Wasserstoffbildung als Ergebnis der Wechselwirkung von eisenhaltigen Olivinen mit Thermalwasser verlassen sowie über das Vorhandensein von Helium im wasserstoffhaltigen Fluss. Die wichtigsten Forschungsinstrumente sind moderne Gasanalysatoren.
Die Gesamtsituation lässt sich jedoch mit den Worten eines Direktors des US-Energieministeriums zusammenfassen: „Sie bohren jetzt willkürlich.“ .“

Wofür wird Wasserstoff verwendet?

Es scheint eine rhetorische Frage zu sein. Dennoch wurde Wasserstoff immer als erneuerbare, unerschöpfliche und ökologisch perfekte Ressource für den Energiebedarf angesehen Darüber hinaus gilt Wasserstoff seit langem als Mittel zur Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen. Die tatsächlichen Ergebnisse der Nutzung von Wasserstoff im Energiesektor sind jedoch, abgesehen von seinem großtechnischen Einsatz, sehr bescheiden Ölraffinierung zur Entfernung von Schwefel aus Rohöl oder Erdölprodukten.
Erinnern wir uns nebenbei daran, dass die Verbrennungswärme von Wasserstoff fast 2,5-mal größer ist als die von Methan. Allerdings ist die Dichte von Wasserstoff mehr als achtmal geringer als die Dichte von Erdgas. Daher ist die volumetrische Verbrennungswärme von Wasserstoff deutlich geringer als die von Methan. Um die gleichen Energieumwandlungsraten zu erreichen, ist es daher notwendig, durch das Transportsystem eine Wasserstoffmenge zu transportieren, die etwa dreimal so groß ist wie die Methanmenge. Darüber hinaus hat Wasserstoff die kleinste Atomgröße aller Elemente und eine sehr hohe chemische Reaktivität.



Hydrogen Tools/ Basic Hydrogen Properties/ https://h2tools.org/hyarc/hydrogen-properties

Die Verbrennungsgeschwindigkeit von Wasserstoff ist höher als die von Erdgas. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer laminaren Wasserstoffflamme ist zehnmal höher als die von Erdgas. Wasserstoff hat eine geringe Flammenaktivierungsenergie. Diese und mehrere andere Parameter verdeutlichen die gravierenden Vorteile von Wasserstoff gegenüber Erdgas, deutlich seltener wird jedoch erwähnt, dass diese Indikatoren auch zu ernsthaften Problemen führen. Wenn also reiner Wasserstoff mit den meisten Metallen interagiert, kommt es zu einer Wasserstoffversprödung. Bei der Verbrennung von Wasserstoff besteht die Möglichkeit einer Flammenausbreitung stromaufwärts (Flashback) mit der Möglichkeit einer Selbstentzündung.

Was die Umweltvorteile von Wasserstoff betrifft, ist auch hier nicht alles klar. Beispielsweise wird bei der Verbrennung von Wasserstoff als Teil einer Methanmischung eine Reduzierung der CO ₂ -Emissionen um 10 % bei einer Wasserstoffkonzentration von mehr als 20 % erreicht, eine Reduzierung der CO ₂ um 50 % erst bei einer Wasserstoffkonzentration in der Mischung bereits ca. 70 %. Da die Verbrennungstemperatur von Wasserstoff über 2000 ^° C liegt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit der Bildung von Stickoxiden, deren Treibhausaktivität etwa 300-mal höher ist als die von Kohlendioxid. Dass beim Einsatz von Wasserstoff, sowohl in der Verbrennungstechnik als auch in Brennstoffzellen, in der Regel überhaupt nicht berücksichtigt wird, kommt es zu einer gravierenden Zunahme der Bildung des wichtigsten Treibhausgases – Wasserdampf. Obwohl es im Kyoto-Protokoll von der Berücksichtigung ausgeschlossen ist, lässt sich dieses Problem bei der Nutzung von Wasserstoff im Massenmaßstab nicht länger verbergen.

In vielen Ländern, insbesondere in Deutschland, ist geplant, Wasserstoff als Bestandteil von Methanmischungen in bestehenden Gasversorgungssystemen einzusetzen (Power-to-Gas-Technologien). Unter Berücksichtigung des hohen Heizwerts und der korrosiven Aktivität von Wasserstoff ist seine Konzentration in Methangemischen in den meisten Fällen auf 5–6 % begrenzt (Injektionsgrenzen).

Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung von Wasserstoff ist die Erzeugung thermischer Energie durch direkte Verbrennung von Wasserstoff. So ist einer der Marktführer im Bereich Kesselausrüstung das deutsche Unternehmen Viessmann, gibt an, dass Vitodens-Brennwertkessel problemlos mit einer Mischung von bis zu 30 Prozent Wasserstoff betrieben werden können. Bis 2025 will das Unternehmen Kessel produzieren, die zu 100 Prozent mit Wasserstoff ohne CO₂-Emissionen betrieben werden können (Wasserstoffkessel). Die BDR Thermea Group und viele andere Unternehmen bewegen sich in die gleiche Richtung. Wie das Problem mit den Stickoxiden gelöst werden soll, wird nicht berichtet. Die britische Regierung ist noch einen Schritt weiter gegangen und hat sich verpflichtet, ab 2025 die Installation von Heizsystemen mit fossilen Brennstoffen in neuen Häusern zu verbieten.

Dabei kommt auch die Verbrennung eines wasserstoffhaltigen Gemisches in Gasturbinen zum Einsatz. Hier hat General Electric die größten Fortschritte gemacht. Seine GE 7F- Turbine ermöglicht die Nutzung von bis zu 65 % Wasserstoff im Gasgemisch. Etwa tausend solcher Turbinen werden in 11 Ländern weltweit erfolgreich betrieben. Über den Wasserstoffanteil im Gasgemisch im praktischen Einsatz dieser Turbinen liegen jedoch keine Angaben vor.


Silver tanks with smokestacks. Envato Elements. 4ZCUM5AXW9

Siemens-Energy stellte die SGT-800- Turbine vor, die bis zu 75 % Wasserstoff im Gasgemisch ermöglicht. Das japanische Unternehmen Kawasaki hat die H2- Micro-Mix-Brennkammer erfolgreich im Demonstrationsmodus für die Verbrennung von 100 % Wasserstoff getestet ( H2-Micro-Mix-Brennkammer ). Die Stickoxidemissionen (NOx) überstiegen nicht 50 ppm (16 % Vol. O 2 ). Im April 2023 demonstrierten die koreanischen Unternehmen Hanwha Impact und Hanwha Power Systems in Zusammenarbeit mit Korea Western Power erfolgreich eine 60-prozentige Wasserstoffmischung in derselben Gasturbine der 80-MW-Klasse. Es wurde jedoch bestätigt, dass die Stickoxidemissionen (NOx) ohne zusätzliche Reduktionsgeräte unter 9 ppm lagen. Bereits im Dezember meldete das Unternehmen den erfolgreichen Test seiner Turbine mit 100 % Wasserstoffanteil. Ähnliche Forschungen zur gemeinsamen Verbrennung von Wasserstoff und Methan werden von der japanischen Mitsubishi Power durchgeführt . Seine Diffusionsverbrennungstechnologie mit Vorvermischung von Wasserstoff und Luft durch spezielle Verwirbler ermöglicht den Einsatz von Gemischen mit einem Wasserstoffgehalt von 30 % mit Aussicht auf bis zu 100 %. Diese Technologie kann den Ausstoß von Stickoxiden deutlich reduzieren.

Die vielversprechendste Richtung für die Nutzung von Wasserstoff im Energiesektor sind Brennstoffzellen. Zu den Hauptvorteilen von Brennstoffzellen zählen meist die Möglichkeit der direkten Stromerzeugung sowohl im stationären Zustand als auch beim Transport oder in tragbaren Geräten sowie das Fehlen schädlicher Emissionen, ausgenommen Wasserdampf. Dies stellt jedoch erhöhte Anforderungen an die Qualität des Wasserstoffs. Darüber hinaus ist die Erzeugung thermischer Energie schwierig. Was die Brennstoffzellen selbst betrifft, ist zu beachten, dass sie immer noch relativ leistungsschwach und schwierig zu betreiben sind.

Es liegt also auf der Hand, dass Wasserstoff im Energiesektor vielfältige Anwendungsmöglichkeiten hat. Dazu ist es jedoch notwendig, eine Reihe schwieriger technischer Probleme zu lösen, darunter zunächst die Entwicklung bzw. Auswahl der optimalen Technologie für die Wasserstoffproduktion sowie dessen Transport und Speicherung aus den verfügbaren Optionen.

So nutzen Sie natürlichen Wasserstoff:

Im Gegensatz zum derzeitigen Schema zur Nutzung von Wasserstoff durch Elektrolyse oder Methanreformierung wird natürlicher Wasserstoff in den allermeisten Fällen nicht am Ort des Verbrauchs erzeugt, wenn die Wasserstoffproduktion in der Nähe des Verbrauchers erfolgt. Das Beispiel der Nutzung von natürlichem Wasserstoff in einem kleinen afrikanischen Dorf in Mali zählt in diesem Fall natürlich nicht.

Um ein hypothetisches Schema für die Nutzung von natürlichem Wasserstoff im industriellen Maßstab darzustellen, muss immer Folgendes berücksichtigt werden:

- Wie ist die Zusammensetzung des produzierten natürlichen Wasserstoffs?

Ungefähre Richtwerte könnten hier 5-10 % sein; 10-70 % und mehr als 70 %. Wenn der Wasserstoffanteil in der geförderten Mischung 5-10 % beträgt und der Rest Erdgas ist (andere Gase ausgenommen), dann besteht die naheliegendste Verwendung einer solchen Gasmischung darin, sie an Industriegaspipelines zu leiten. Liegt der Wasserstoffgehalt im Gasgemisch im Bereich von 10-70 %, so ist der Einsatz dieses Gemisches in örtlichen Kesselhäusern oder Wärmekraftwerken möglich, allerdings erfolgt die Gewinnung von Wasserstoff aus dem Gasgemisch und die Weiterverarbeitung mit reinem Wasserstoff wird auch gerechtfertigt sein. Letzterer Fall gilt auch für die Variante mit einem Wasserstoffgehalt über 70 %. Jede dieser Optionen erfordert zwangsläufig zusätzliche spezifische Technologien und Geräte. Dies gilt sowohl für die Stufe der Gastrennung und Gasreinigung als auch für die Speicherung und den Transport des Wasserstoffgasgemisches und insbesondere des reinen Wasserstoffs.
Ein besonderer Gesichtspunkt bei der Betrachtung dieses Punktes ist die Frage nach dem möglichen Anteil von Helium und anderen Edelgasen an der Zusammensetzung des Gasgemisches. Die vorteilhafte Nutzung dieser teuren Gase sollte nicht außer Acht gelassen werden.

- Wie groß ist das mögliche Volumen der natürlichen Wasserstoffproduktion und wie hoch sind die Prognosen für seine Reserven?

Offensichtlich kann eine erfolgreich gebohrte Wasserstoffbohrung kein Gegenstand von industriellem Interesse sein. Wir müssen eine Lagerstätte entdecken. Im üblichen Sinne kann sich ein Wasserstofffeld stark von herkömmlichen Öl- oder Gasfeldern unterscheiden. Möglicherweise handelt es sich um ein kompaktes Gebiet, in dem nur wenige Brunnen platziert werden können. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die Wasserstoffkonzentration mit zunehmender Bohrtiefe stark ansteigen kann. Andererseits können Wasserstofffreisetzungsstellen über eine relativ große Fläche verteilt sein, was die Entwicklung eines solchen Feldes erschweren kann. In jedem Fall werden nachgewiesene Wasserstoffreserven zusammen mit ihrer Konzentration die entscheidenden Indikatoren für die Wahl eines Feldentwicklungsplans sein.

- Optionen zur Speicherung und zum Transport von natürlichem Wasserstoff

Zunächst muss die Lage der Verbraucher im Verhältnis zu den entdeckten Vorkommen von natürlichem Wasserstoff berücksichtigt werden. Von den bekannten Möglichkeiten scheidet in diesem Fall die Kryotechnik eindeutig aus, da die Verflüssigung von Wasserstoff in den Feldern schon theoretisch sehr problematisch erscheint. Es gibt nur noch zwei echte Optionen. Hierbei handelt es sich um eine Technologie zur Speicherung und zum Transport von komprimiertem Wasserstoff oder Wasserstoff in organischen Trägern (LOHC). Wenn darüber hinaus die Menge des aus dem Untergrund entnommenen Wasserstoffs bedingt ausreichend ist, kann es sinnvoller sein, Kompressionstechnik einzusetzen (was eine bedingt ausreichende Menge ist, ist umstritten). Der Transport von komprimiertem Wasserstoff von Produktionsstandorten kann entweder auf der Straße erfolgen, was sehr schwierig, aber machbar ist, oder über eine speziell gebaute Pipeline, wobei gleichzeitig alle spezifischen technischen und administrativen Probleme gelöst werden müssen.


Hydrogen gas transportation concept with truck gas tank trailer. Envato Elements. 47NRVC6TB2

Es gibt Beispiele für den Betrieb von Wasserstoffpipelines, aber ihre Anzahl ist sehr begrenzt und die Betriebsbedingungen unterscheiden sich stark von denen, die in den Feldern anzutreffen sind. Wenn die erzeugte Wasserstoffmenge relativ gering oder mittelgroß ist, kann die Technologie, die organische Trägerstoffe verwendet, für die Speicherung und den Transport akzeptabler sein. Dies erfordert jedoch den Bau einer Hydrierungsanlage auf den Feldern und einer Dehydrierungsanlage am Lieferort. Dies wird zwar zusätzliche Kosten erfordern, aber insgesamt sieht das Vorhaben dennoch realistisch aus. Der Transport kann auch per Straßentransport oder über Produktpipelines erfolgen.

Echte geologische Forschung und Ergebnisse der Suche nach natürlichem Wasserstoff

Zu den spezialisierten Organisationen gehört das englische Unternehmen Getechbietet recht umfassende Informationen. Der Ansatz des Unternehmens basiert auf der Analyse von Mineralsystemen, um die Lage natürlicher Wasserstoffvorkommen im Untergrund vorherzusagen, die sich ähnlich wie Mineral- oder Kohlenwasserstoffvorkommen verhalten. Der Arbeitsablauf basiert auf dem Verständnis der genetischen Faktoren, die an der Entwicklung des natürlichen Wasserstoffsystems beteiligt sind: Sie werden in Quellen, Migrationsrouten, Reservoirs, Fallen und Tore klassifiziert, ganz ähnlich wie es die Ölindustrie seit vielen Jahrzehnten erfolgreich praktiziert. Die internen Datenbanken von Getech (einschließlich Globe-, Schwerkraft- und Magnetdatenspeicher) stellen Datenschichten und Proxys bereit, die die Grundlage für den Analyseprozess bilden können, der mithilfe proprietärer Arbeitsabläufe für maschinelles Lernen/künstliche Intelligenz und leistungsstarker Geodaten-Risikokartierungssoftware wie Exploration Analyst durchgeführt wird.

Bei der Beschreibung des geologischen Bewertungsschemas erklärt das Unternehmen: „...Sobald freies H ₂ -Gas aus dem Quellgestein freigesetzt wird, muss es in eine Formation oder Struktur wandern, wo es sich sammeln kann.“ Es wird erwartet, dass die Migration hauptsächlich durch Advektion erfolgt, die hauptsächlich entlang von Verwerfungen und Verwerfungen erfolgt. Die Strukturanalyse bildet die Grundlage für die Pipelinekartierung, sie muss jedoch auch eine Spannungsfeldanalyse umfassen, um zu verstehen, ob diese Verwerfungen „offen“ oder „geschlossen“ sind. Auch der sekundäre Migrationsweg, die diffuse Migration, sollte berücksichtigt werden. Dies geschieht, wenn freies H ₂ durch poröses Sedimentgestein dringt, ähnlich der Diffusionswanderung von Helium und Stickstoff. Diese Bewertung wird durch die Verwendung paläogeografischer und paläogeologischer Getech-Daten von Globe ergänzt, um die Ausgangslithologien zu modellieren, die im Laufe der geologischen Zeit erodiert wurden, um diese Sedimenteinheiten zu bilden, und uns somit die Schätzung der Porositäts- und Permeabilitätseigenschaften dieser Schichten zu ermöglichen. Möglicherweise gibt es zusätzliche geologische Faktoren, die eine unterirdische Migration von gelöstem, also im Grundwasser gelöstem Wasserstoff statt der freien Gasmigration im Zusammenhang mit der Advektionsdiffusion ermöglichen.

Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über umfangreiche geologische Datenbanken für viele Länder, die Folgendes enthalten:

- Magnetische Produkte,
    Zusammenstellung zahlreicher aufbereiteter Untersuchungen,
    Reduzierung auf Pole und erweiterte Verarbeitung,
    Tiefe auf Grundgebirge/Sedimentdicke aus integriertem G&M-Ansatz, eingeschränkt durch unabhängige Daten.
    Vollständiges Land oder Sub -Bereichspakete
– Seismische Produkte
    Gescannte und vektorisierte 2D-seismische Daten.
    Lieferung im SEG-Y-Format mit Navigationsdateien.
    Bohrlochdaten sind auch mit verschiedenen zusammengesetzten Protokollen im LAS-Format verfügbar.
    Beispieldaten zur Überprüfung verfügbar
– weitere Einblicke
Unsere Regionalberichte bieten marktführende Einblicke in die geologische Entwicklung und das potenzielle Potenzial für Kohlenwasserstoffe in bestimmten Kohlenwasserstoffbecken, wenig erforschten Gebieten und Grenzregionen.

Die Suche nach weißem Wasserstoff gewinnt an Dynamik. Nachfolgend stellen wir eine Karte zur Verfügung, die die Länder zeigt, in denen das Vorkommen von weißem Wasserstoff in unterschiedlichem Ausmaß bekannt ist, sowie den aktuellen Grad ihrer Beteiligung an diesem Prozess.

Natural hydrogen in the world



Wir begleiten diese Karte auch mit einer umfangreichen Liste von Informationsquellen, darunter wissenschaftliche Artikel, Marketingberichte, Pressemitteilungen, Social-Media-Beiträge und Nachrichtenberichte. Obwohl die Aktivität der Anhänger des weißen Wasserstoffs zunimmt, wird der eigentliche Feiertag für alle der Tag sein, an dem Forscher auf den genauen Ort zeigen, an dem Wasserstoff unter der Oberfläche existiert, und Technologen an dieser Stelle einen Brunnen bohren und seinen tatsächlichen Fluss ermitteln.

  They went hunting for fossil fuels. What they found could help save the world. / By Laura Paddison, CNN, October 29, 2023
  The industrial exploitation of white hydrogen, myth or reality? / Guillaume, Project Manager in Alcimed’s Energy Environment Mobility team in France / Published on 12 January 2024
  White hydrogen can be a game-changer in Colombia's green transition. Here's why / Ricardo Roa Barragán / CEO, Ecopetrol / Jan 16, 2024
  Prospectors hit the gas in the hunt for ‘white hydrogen’ / Jillian Ambrose / The Guardian, 12 Aug 2023
  A new gold rush? The search for the natural hydrogen motherlode is coming to Canada / Kyle Bakx / CBC News / Jan 26, 2024
  White hydrogen – Switzerland joins the scramble for ‘clean oil’ / LUIGI JORIO / SWI swissinfo.ch / October 30, 2023
  Excitement grows about ‘natural hydrogen’ as huge reserves found in France / By Paul Messad / Euractiv / 30.06.2023
  'Massive spring' of almost-pure natural hydrogen found in Albanian mine, emitting at least 200 tonnes of H2 a year / By Leigh Collins / Hydrogen Insight / 9 February 2024
  Looking for natural hydrogen in Albania and Kosova / Dan Lévy, Molly Boka-Mene, Avni Meshi, Islam Fejza, Thomas Guermont, Benoît Hauville, Nicolas Pelissier / Front. Earth Sci., 17 April 2023 / Sec. Geochemistry / Volume 11 - 2023 | doi.org/10.3389/feart.2023.1167634
  Massive underground reservoir of natural hydrogen in Spain 'could deliver the cheapest H2 in the world' / By Rachel Parkes  / Hydrogen Insight / 6 April 2023
  Natural hydrogen found? | State-owned oil company analysing five sites across South Korea / By Leigh Collins / Hydrogen Insight / 31 March 2023
  Competitive advantage for Swedish industries? Natural Hydrogen discovered in Sweden (in 1988 by Vattenfall) / Natural Hydrogen Ventures / LinkedIn
  White (Natural) Hydrogen Industry Research Report 2024 - Focus on Exploration, Identified Deposits, and Future Scenarios /  Research and Markets, Apr 01, 2024
  ‘Gold’ hydrogen: natural deposits are all over the world – but how useful is it in our energy transition? / by David Waltham / The Institute of Materials, Minerals & Mining (IOM3) / 15 January 2024
  Natural hydrogen could change the world, if we understood it / By David Fickling / Bloomberg / Aug 1, 2023
  South Africa explores ‘white’ hydrogen potential / Sergio Matalucci December / pv magazine / December 19, 2023
  2SITE and Gold Hydrogen have Signed a MoU for the Development of a Natural Hydrogen Pilot Plant on the Yorke   Peninsula, South Australia / BUSINESS WIRE / November 26, 2023
  40 Companies Join Race for Natural Hydrogen Deposits / By Rystad Energy / Mar 13, 2024
   「ホワイト水素」、グリーン超えるか / Nikkei GX / 01.01.2024
  Natural hydrogen exploration and usage being examined by Brazil's national oil company Petrobras / By Polly Martin / Hydrogen Insight / 20 March 2024
  Natural hydrogen emanations in Namibia: Field acquisition and vegetation indexes from multispectral satellite image analysis / Isabelle Moretti, Ugo Geymond, Gabriel Pasquet, Leo Aimar, Alain Rabaute / International Journal of Hydrogen Energy, Volume 47, Issue 84, 5 October 2022, Pages 35588-35607
  Interest in white hydrogen grows / TAGESSPIEGELBACKGROUND,  Energie & Klima Von Linda Osusky
  Hydrogen emissions from hydrothermal fields in Iceland and comparison with the Mid-Atlantic Ridge / Valentine Combaudon, Isabelle Moretti, Barbara I. Kleine, Andri Stefánsson / International Journal of Hydrogen Energy, Volume 47, Issue 18, 28 February 2022, Pages 10217-10227 /
  THE PLACE OF NATURAL HYDROGEN IN THE ENERGY TRANSITION / The earth2 initiative / February 2023
  Migration of Natural Hydrogen from Deep-Seated Sources in the São Francisco Basin, Brazil / Frédéric-Victor Donzé, Laurent Truche, Parisa Shekari Namin, Nicolas Lefeuvre and Elena F. Bazarkina / Geosciences 2020, 10(9), 346; doi.org/10.3390/geosciences10090346
  The occurrence and geoscience of natural hydrogen: A comprehensive review / Viacheslav Zgonnik / Earth-Science Reviews, Volume 203, April 2020, 103140
  Maricá (Brazil), the new natural hydrogen play which changes the paradigm of hydrogen exploration / Alain Prinzhofer, Christophe Rigollet, Nicolas Lefeuvre, Joao Françolin, Paulo Emilio Valadão de Miranda / International Journal of Hydrogen Energy, Volume 62, 10 April 2024, Pages 91-98
  Burning fires at the Mount Chimaera or Yanartas near the village Çıralı at the Mediterranean coast in the province of Antalya / Roland Knauer / Alamy Stock Photo / 7 May 2013
  Diffused flow of molecular hydrogen through the Western Hajar mountains, Northern Oman / Viacheslav Zgonnik, Valérie Beaumont, Nikolay Larin, Daniel Pillot & Eric Deville /  Arabian Journal of Geosciences,  Volume 12, article number 71, (2019) / Published: 21 January 2019
  Natural H2 in Kansas: Deep or shallow origin? / J. Guélard, V. Beaumont, V. Rouchon, F. Guyot, D. Pillot, D. Jézéquel, M. Ader, K. D. Newell, E. Deville / Geochemistry, Geophysics, Geosystems, Volume18, Issue5, Pages 1841-1865    / 03 April 2017 / doi.org/10.1002/2016GC006544
  Natural Molecular Hydrogen Seepage Associated with Surficial, Rounded Depressions on the European Craton in Russia /     Nikolay Larin, Viacheslav Zgonnik, Svetlana Rodina, Eric Deville, Alain Prinzhofer & Vladimir N. Larin / Natural Resources Research / Published: 15 November 2014 / Volume 24, pages 369–383, (2015)
  Discovery of a large accumulation of natural hydrogen in Bourakebougou (Mali) / Alain Prinzhofer, Cheick Sidy Tahara Cissé, Aliou Boubacar Diallo / International Journal of Hydrogen Energy, Volume 43, Issue 42, 18 October 2018, Pages 19315-19326
  Geochemistry of reduced gas related to serpentinization of the Zambales ophiolite, Philippines / T.A. Abrajano, N.C. Sturchio, B.M. Kennedy, G.L. Lyon, K. Muehlenbachs, J.K. Bohlke / Applied Geochemistry, Volume 5, Issues 5–6, September–December 1990, Pages 625-630
  Bridging Natural Hydrogen and Geothermal Energy / Dr Eric C. Gaucher CEO & H2 explorer Lavoisier H2 Geoconsult / 05.10.2023
  Hidden hydrogen. Does Earth hold vast stores of a renewable, carbon-free fuel? /Eric Hand / 16 Feb 2023
  Real-time hydrogen mud logging during the Wenchuan earthquake fault scientific drilling project (WFSD), holes 2 and 3 in SW China / Zhen Fang, Yaowei Liu, Duoxing Yang, Lishuang Guo & Lei Zhang / Geosciences Journal /  Volume 22, pages 453–464, (2018)
  Hydrogen generation from mantle source rocks in Oman / C. Neal, G. Stanger / Earth and Planetary Science Letters, Volume 66, December 1983, Pages 315-320
  The gold hydrogen rush: Does Earth contain near-limitless clean fuel? / By James Dinneen / 31 January 2024

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