Sein großer Vorteil gegenüber Windkraft und Solarenergie ist, dass Wasserstoff langfristig gelagert und jederzeit durch umgekehrte Elektrolyse erneut in Energie umgewandelt werden kann. Diese Speicherfähigkeit macht Wasserstoff zu einem Hoffnungsträger im Bereich des Klimaschutzes und der langfristigen Nutzung erneuerbarer Energien. Im Hinblick auf Speicherdichte, Gewicht und Transportfähigkeit steht die Wasserstoffspeicherung jedoch auch vor viele Herausforderungen. Welche Speichermöglichkeiten es für Wasserstoff gibt, welche Hürden sich ergeben und an welchem spannenden Projekten EWE arbeitet, erfährst du hier in unserem Überblick.
Wasserstoff speichern − ein Portrait
Wasserstoff optimal zu speichern und transportfähig zu machen, ist eine der großen Herausforderungen der Wasserstoffwirtschaft. Wasserstoff ist ein vielseitiger Energieträger, der per Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien klimaneutral gewonnen werden kann.
Was ist Wasserstoffspeicherung?
Wasserstoffspeicherung umfasst die lang- oder kurzfristige Lagerung von Wasserstoff, um das Element für die Energiewirtschaft bereitzuhalten. Dies kann in großen Mengen geschehen. Bei Bedarf wird Wasserstoff dann in Energie umgewandelt und kann in ein lokales Stromnetz oder eine Industriefabrik gespeist werden. Aber auch kleinere Mengen müssen gespeichert und dadurch transportfähig gemacht werden, um den Wasserstoff an anderer Stelle für verschiedene Anwendungen wieder einzusetzen oder um ihn beispielsweise im Tank eines Fahrzeugs einer Brennstoffzelle zuzuführen.
Dabei sind die Arten der Wasserstoffspeicherung genauso vielseitig wie der Energieträger selbst. Wasserstoff kann so beispielsweise in Kavernenspeichern gelagert werden. Aber auch die Speicherung und der Transport in Form von grünem Ammoniak ist möglich. Die wichtigsten Speicherarten ordnen wir nachstehend ein:
Ziele der Speicherung
Das Speichern von Wasserstoff hat zum Ziel, den Energieträger der Zukunft in großen Mengen für verschiedenste Anwendungen bereitzuhalten - ganz gleich ob für nachhaltige Mobilität oder für grüne Produktionsprozesse in der Industrie. Ein großes Anliegen ist die Rückverstromung erneuerbarer Energien. In Zeiten von niedriger Stromproduktion, beispielsweise im Winter oder bei Windstille, kann der gespeicherte Wasserstoff in Energie zurück verwandelt und ins Stromnetz gespeist werden. Ebenso können mit Wasserstoff große Fabriken, die bislang Erdgas und Kohle nutzen, versorgt werden. Gleichzeitig lässt sich Wasserstoff für unterschiedliche Antriebe verwenden, darunter in Autos, LKW, Schiffen oder sogar für Raketen.
Herausforderungen der Speicherung
Eine der großen Herausforderungen bei der Speicherung ist die Energieeffizienz.
Herausforderungen in der Wasserstoffspeicherung liegen darin, die Speicherung so energieeffizient wie möglich und an geeigneten Orten durchzuführen. Für die Lagerung riesiger Mengen von Wasserstoff in unterirdischen Kavernenspeichern müssen geeignete Speicherorte und -anlagen identifiziert und bereitgestellt werden. Zudem ist für die flächendeckende Nutzung von Wasserstoff ein Netz an Leitungen und Anschlussstellen notwendig. Die Verwendung der bereits bestehenden Erdgas-Infrastruktur mit Leitungen und Kavernenspeichern könnte hier eine Lösung darstellen.
Des Weiteren geht bei der Speicherung, beispielsweise durch das Herunterkühlen in den flüssigen Zustand oder durch die Katalysatoren bei der Adsorption, viel Energie verloren. Für die gasförmige Speicherung in Drucktanks wird viel Druck benötigt und Metallhydrid-Speicher haben ein sehr großes Gewicht, welches den Transport erschwert.
Was bedeutet Energieeffizienz?
zum BeitragWasserstoffspeicherung und Klimaschutz
Die Speicherung von Wasserstoff verfügt über großes Potenzial für den Klimaschutz: Die Energie aus erneuerbaren Energiequellen kann mittels Wasserstoffspeichern langfristig gesichert und weiterverwendet werden. Bislang klimaschädliche Industrien, die auf Erdgas, Kohle, Benzin oder Diesel setzen, könnten in Zukunft stattdessen auf Wasserstoffspeicher zurückgreifen und dadurch emissionsfrei werden. Für die massenweise Herstellung grünen Wasserstoffs ist ein Ausbau der erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie oder Windkraft erforderlich.
Häufige Fragen zum Thema Wasserstoff speichern
Wie und wo kann man Wasserstoff transportieren und speichern?
Wasserstoff kann auf verschiedene Arten gespeichert werden:
- Gasförmig unter Hochdruck in Drucktanks oder unterirdischen Kavernenspeichern
- Flüssig bei -253 °C in isolierten Kryotanks
- Adsorbiert in geeigneten festen Trägermedien wie Kohlenstoff, Zeolithen oder bestimmten Metallen (Metallhydridspeicher)
- Adsorbiert in geeigneten flüssigen Trägermedien, zum Beispiel Öl (Liquid Organic Hydrogen Carrier)
Transportiert werden kann gespeicherter Wasserstoff angepasst an den jeweiligen Aggregatzustand beziehungsweise das Trägermedium zum Beispiel mit LKW, Schiffen und Zügen.
Wie lange lässt sich Wasserstoff speichern?
Wasserstoff in Wasserstoffspeichern ist darauf ausgelegt, langfristig gespeichert und bei Bedarf genutzt zu werden. Bei Flüssiggasspeichern muss darauf geachtet werden, dass keine Erwärmung stattfindet und der Wasserstoff nicht nach und nach verdampft. Auch in Druckgasspeichern kann es zu Diffusion kommen, was die Speicherdauer beeinträchtigen würde. Die heute für die Speicher und Tanks verwendeten Materialien sind jedoch darauf ausgelegt, dies zu verhindern.
Wie wird Wasserstoff flüssig gemacht?
Um Wasserstoff zu verflüssigen, wird er unter geringem Druck im gasförmigen Zustand in ein Vakuum geleitet und dort unter großem Energieaufwand auf -253 °C heruntergekühlt. Anschließend wird er über ein spezielles Ventil in einen Speichertank expandiert und bei dieser Überführung in Flüssigkeit umgewandelt.
Wie flüchtig ist Wasserstoff?
Wasserstoff ist ein sehr flüchtiges Gas, da es ungefähr 14 Mal leichter als Sauerstoff ist. Ab einem Anteil von 18 Prozent stellt Wasserstoff in Kombination mit Sauerstoff ein explosives Gemisch dar. Da der Wasserstoff jedoch sehr flüchtig ist, besteht bei Austreten durch ein Leck kaum Gefahr, da sich der Wasserstoff nach oben verflüchtigt.
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