Material- und ressourceneffizienter Einsatz von Wasserstofftechnologien durch Circular Economy

Wasserstofftechnologien entwickeln sich zu einem Schlüsselelement bei der globalen Energiewende hin zu einer nachhaltigeren Zukunft. Weltweit streben Staaten die Verringerung der CO₂-Emissionen an und bemühen sich damit um die Bekämpfung des Klimawandels. Wasserstoff bietet als sauberer und vielseitiger Energieträger großes Potenzial, um dieses Vorhaben zu unterstützen. Vor allem die Dekarbonisierung verschiedener Sektoren, beispielsweise Mobilität, Industrie und Energie, erfährt dabei eine hohe Bedeutung.

Einer der Hauptvorteile von Wasserstofftechnologien ist ihre Vielseitigkeit. Wasserstoff kann produziert werden, wenn Energie im Überfluss bereitsteht und an Orten, an denen erneuerbare Energie besonders günstig ist. Diese Flexibilität ermöglicht es in Europa, Stromnetze zu entlasten und neue Energiequellen auf dem Meer oder in anderen Ländern zu nutzen. Darüber hinaus lässt sich Wasserstoff speichern und transportieren und verspricht Zuverlässigkeit und Stabilität für Energiesysteme.

Die Circular Economy spielt eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Material- und Ressourceneffizienz entlang der gesamten Wertschöpfungskette, insbesondere mit Blick auf die endlichen Ressourcen unseres Planeten. Um die wesentlichen Grundsätze der Circular Economy auf Wasserstofftechnologien zu übertragen, braucht es eine ganzheitliche Betrachtung – auch unter normativen Gesichtspunkten.

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Für die Transformation hin zu einer klimaneutralen und nachhaltigen Gesellschaft haben wir noch einige Herausforderungen zu meistern. Ein wichtiger Baustein hierbei ist der Einsatz von Wasserstofftechnologien, die für die Reduktion von Treibhausgasemissionen perspektivisch ein riesiges Potenzial bieten. Ebenso bedeutend sind die Ansätze der Circular Economy – und damit die Betrachtung von geschlossenen Stoffkreisläufen. Um ein kreislauforientiertes Denken auf den Bereich der Wasserstofftechnologien zu übertragen, braucht es allerdings ein tiefgehendes Verständnis und eine intensive Auseinandersetzung mit beiden Themen.

Das Impulspapier setzt genau an diesem Punkt an und gibt einen Überblick, wie die Ansätze der Circular Economy in den Bereich der Wasserstofftechnologien einfließen können.

Ökologische, politische und gesellschaftliche Notwendigkeiten

Hitzesommer, Stürme und Flutkatastrophen – das Klima ändert sich weltweit. Teilnehmende Staaten haben sich bei der Pariser Klimakonferenz darauf geeinigt, die Erderwärmung bis zum Jahr 2050 auf 1,5 °C zu begrenzen. Auch auf der Agenda der Europäischen Wirtschaft steht dieses Vorhaben, manifestiert durch den „European Green Deal“. Es ist ein ehrgeiziges Ziel, aber ein realistisches.

Dem Einsatz von Wasserstofftechnologien wird zunehmend mehr Beachtung geschenkt. Was jedoch noch nicht ausreichend berücksichtigt wird, sind die Umweltaspekte der benötigten Produkte selbst.

Darüber hinaus spielen auch politische und gesellschaftliche Aspekte eine wichtige Rolle. Nicht erst seit der Energiekrise im vergangenen Jahr durch den Angriff Russlands auf die Ukraine ist deutlich geworden, dass die Abhängigkeit von Energieimporten weiter aufgelöst werden muss.

Das Impulspapier betrachtet den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur und zugehöriger Bauteile im Hinblick auf eingesetzte Ressourcen und Rohstoffe.

Das Verständnis und die Bedeutung einer Circular Economy

Was versteht man eigentlich unter einer Circular Economy? Was einfach klingt, muss begrifflich aber differenziert werden. In Deutschland beispielsweise wird die Circular Economy nicht selten mit der Kreislaufwirtschaft gleichgesetzt. Letztere jedoch wird nicht selten mit einer stofflichen Verwertung im Sinne einer Abfallwirtschaft assoziiert und legt eine Verbindung zum Recycling nahe. „Circular Economy“ geht aber darüber hinaus und setzt schon zu Beginn bei den Überlegungen zum Produktdesign an. Hierbei sind vor allem die sogenannten „R-Strategien“ von großer Bedeutung.

Das Impulspapier verdeutlicht die sprachlichen und inhaltlichen Abgrenzungen. Es beschreibt außerdem kurz und prägnant die R-Strategien.

Wasserstofftechnologie goes Circular Economy

Die Dekarbonisierung sämtlicher Sektoren ist ein großes Vorhaben und kann nur gelingen, wenn die gesamte Wertschöpfungskette in den Blick genommen wird. Technologien rund um die Erzeugung von Wasserstoff rücken aufgrund ihres Potenzials zunehmend in den Fokus. Das Impulspapier von DKE, VDI und DIN liefert einen Überblick über Normen und Normungsbedarfe. Hintergründe dazu im Interview mit den beiden Autoren des Impulspapiers, Dr. Tim Brückmann und Dr. Florian Lessing.

Normen und Standards unterstützen den Weg in eine Circular Economy

Die Anwendung von Normen und Standards bietet allen beteiligten Akteuren klare Vorteile. Sie schaffen nicht nur ein einheitliches Verständnis der Thematik und helfen dabei, technische Hürden abzubauen, sondern wirken auch als Katalysator für Innovationen und deren Wissenstransfer für Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt. Ob privat oder im industriellen Bereich: In nahezu allen Lebensbereichen gibt es in der Regel mindestens eine Norm, die eine zentrale Rolle für uns spielt. Häufig profitieren wir von den Vorteilen der Normung, ohne es zu wissen.

Das Impulspapier hebt die Bedeutung und die Funktionen von Normen und Standards hervor, um aufzuzeigen, wie der Weg in die Circular Economy unterstützt werden kann.

Ansätze der Circular Economy lassen sich auf Wasserstofftechnologien übertragen

Ein kreislauforientiertes Denken – die Grundlage für alle Sektoren und Branchen, um die nachhaltige Nutzung von Rohstoffen zu gewährleisten. Im Bereich der Wasserstofftechnologien bieten hierbei insbesondere Brennstoffzellen und Elektrolyseure als neu zu etablierende Technologien wichtige Anknüpfungspunkte für die Ansätze der Circular Economy. „Design4Circularity“ lautet das Stichwort: eine Betrachtung des gesamten Lebenszyklus, beginnend beim Produktdesign. Im Fokus bei Wasserstofftechnologien: die Rückgewinnung von Rohstoffen und die Modularität im Aufbau.

Das Impulspapier betrachtet die Rückgewinnung von Rohstoffen bei Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Darüber hinaus werden aktuelle Forschungsprojekte zur praktischen Anwendung eines kreislauforientierten Denkens beim Einsatz von Wasserstofftechnologien vorgestellt.

Normenrecherche und Normungsbedarfe im Anhang aufgeführt

Grundlagen des Umweltmanagements und des CO₂-Fußabdrucks werden in Normen und Standards bereits berücksichtigt und unterstützen auf diese Weise die Circular Economy. Ein gutes Beispiel hierfür ist die internationale Norm IEC 62430, die Grundsätze und Anforderungen an ein umweltbewusstes Gestalten beschreibt, und dabei unter anderem die R-Strategien berücksichtigt. Auch werden bereits regulatorische Vorgaben und einschlägige Umwelt‑Richtlinien der EU als Grundlagen herangezogen. Dennoch sei gesagt, dass der Anteil an Normen und Standards, die ein kreislauforientiertes Denken verfolgen, weiterhin ausbaufähig ist.

Das Impulspapier enthält weitere Anhänge, die einschlägige Normen, Standards und Richtlinien für Wasserstofftechnologien (Anhang I) und für den Bereich der Circular Economy (Anhang II) enthalten. Anhang III enthält eine aktuelle Übersicht zu den vorgeschlagenen Normungsbedarfen aus dem Bereich der Circular Economy.

In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und -verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im