Natürlicher Wasserstoff: Interdisziplinäre Forschung für nachhaltige Energie durch weißen Wasserstoff
Eine der ersten Forschungsinitiativen, die sich diesen Fragen widmet, ist das wegweisende bahnbrechende HyAfrica-Projekt. Der Fund natürlicher Wasserstoffvorkommen in Afrika geschah eher zufällig: Bei Bauarbeiten stieß man auf Hinweise auf Wasserstoff in der Tiefe. Erste Untersuchungen deuteten darauf hin, dass die Menge ausreichen könnte, um ganze Gemeinden mit Energie zu versorgen – eine Chance für nachhaltige Energienutzung.
Die Entdeckung des Forschungsinteresses in Afrika
„Unsere Mission am LIAG ist es, gemeinsam mit Forschungspartnern, ist es, interdisziplinäre Methoden zu entwickeln, mit denen wir messen und verstehen können, wie viel Wasserstoff tief in der Erde produziert wird“, erklärt Prof. Dr. Gerald Gabriel, Leiter der Forschungsabteilung Geophysikalische Exploration und Projektmanager des HyAfrica-Projekts am LIAG. „Wir wollen Entscheidungsträgern in den betroffenen Ländern dieses Wissen zur Verfügung stellen, damit sie informierte Entscheidungen treffen können.“
Feldarbeit und geophysikalische Modellierung
Die Erforschung natürlicher Wasserstoffvorkommen beginnt im Feld. Dr. Rodolfo Christiansen, Geophysiker am LIAG und Wissenschaftler im HyAfrica-Projekt, erklärt: „Im HyAfrica-Projekt starteten wir mit Feldarbeiten in Mosambik, Marokko, Togo und Südafrika. Dort haben unsere Teams mit hochmodernen Sensoren Wasserstoffkonzentrationen im Boden gemessen. Diese Messungen, kombiniert mit Laboranalysen und geophysikalischen Daten, helfen uns, die geologischen Bedingungen zu verstehen, welche Wasserstoff erzeugen.“
Zurück im Büro gehen die Nachforschungen dann erst richtig weiter: „Wir erstellen geophysikalische Modelle, die die geologischen Bedingungen simulieren, unter denen Wasserstoff entsteht. Diese Modelle sind entscheidend, um zu verstehen, wo Wasserstoff akkumuliert, wie viel produziert wird und wie er effizient erschlossen und genutzt werden kann“, so Rodolfo Christiansen.
Entstehung von Natürlichem Wasserstoff
Doch wie entsteht eigentlich natürlicher Wasserstoff im Untergrund? Die Wissenschaft nennt drei Hauptprozesse:
- Produktion im Erdmantel: Tief im Inneren der Erde sorgen Hitze und Druck dafür, dass Wasserstoff kontinuierlich entsteht und durch Risse in der Erdkruste aufsteigt.
- Serpentinisierung: Dabei reagiert Wasser mit eisenhaltigen Mineralien in der Erdkruste. Diese Reaktion setzt Wasserstoff frei und verwandelt gleichzeitig die Gesteine – wie eine natürliche Wasserstofffabrik.
- Radiolyse: Natürliche Strahlung von Mineralien spaltet Wasser, das in Gesteinen eingeschlossen ist. So wird Wasserstoff freigesetzt – ein leiser Prozess, der überall auf der Welt stattfindet.
Können die ausgewerteten Daten vom Untergrund also die geologischen Bedingungen nachbilden, können Rückschlüsse auf die drängenden Fragen zu den potenziellen Wasserstoffvorkommen im Untergrund beantwortet werden.
Energie für die Zukunft
Die Auswirkungen dieser Forschung sind von großer Bedeutung für die Praxis. „Unser Ziel ist es, saubere und zuverlässige Energie für netzferne Gemeinden bereitzustellen“, erklärt Dr. Rodolfo Christiansen. „HyAfrica ist ein wegweisendes Projekt, das es ermöglicht, abgelegene Gebiete mit Energie zu versorgen und gleichzeitig die Energieunabhängigkeit dieser Gemeinden zu fördern."
Gerald Gabriel ergänzt: „Wir ebnen den Weg für eine Zukunft, in der Afrika eine führende Rolle bei der Nutzung von natürlichem Wasserstoff als saubere, kontinuierliche Energiequelle einnimmt. Die Technologien, die wir heute entwickeln, werden nicht nur Gemeinden mit Energie versorgen, sondern auch neue wirtschaftliche Perspektiven für den Kontinent schaffen.“
Globale Perspektiven
Die Vision des HyAfrica-Teams ist es, die Forschungsergebnisse weltweit zu übertragen und mit Partnerorganisationen weitere Projekte zu initiieren, um das Potenzial dieser nachhaltigen Ressource gemeinsam zu erschließen – für eine globale saubere Energiewende.
Die Arbeit von Projekten wie HyAfrica am LIAG zeigt, dass wir derzeit am Anfang stehen, das Potenzial dieser Ressource zu verstehen und für eine nachhaltige Zukunft zu nutzen. Natürlicher Wasserstoff könnte aber zumindest lokal nach derzeitigem Stand der Schlüssel zu einer klimafreundlichen Energieversorgung sein.
Hintergrund zur Förderung von HyAfrica
Das HyAfrica-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und ist Teil des LEAP-RE-Programms. Das Programm LEAP-RE wurde im Jahr 2020 mit dem Ziel gestartet, Innovationen im Bereich der erneuerbaren Energien zu entwickeln und die Forschungszusammenarbeit zwischen der Europäischen Union (EU) und der Afrikanischen Union (AU) zu stärken. Es zielt darauf ab, die Nutzung erneuerbarer Energien durch ein ausgewogenes Paket von Forschungs-, Demonstrations- und Technologietransferprojekten auf beiden Kontinenten zu steigern. Es wird wiederum von der Europäischen Union im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont 2020“ unter der Finanzhilfevereinbarung (Grant Agreement) 963530 gefördert.