Wasserstoff speichern – diese Möglichkeiten gibt es
Wasserstoff zu speichern kann eine effektive Lösung sein, um erneuerbare Energien langfristig zu nutzen und bei Bedarf wiederzugewinnen. Die Technologie könnte traditionell emissionsintensive Branchen wie die Industrie, die derzeit auf fossile Brennstoffe wie Erdgas, Kohle und Öl angewiesen sind, revolutionieren und einen Übergang zu emissionsfreien Betrieben ermöglichen. Der breite Einsatz von grünem Wasserstoff und dessen Herstellung setzen allerdings einen signifikanten Ausbau von erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie voraus.
Was es mit Wasserstoffspeichern auf sich hat, welche Arten es gibt, Wasserstoff zu erzeugen und wie eine Wasserstofflagerung aussehen kann, zeigen Ihnen die Experten für Energieeffizienz von B+V Energie Consulting in diesem Beitrag.
Was ist Wasserstoff und was Wasserstoffspeicher?
Wasserstoff ist ein chemisches Element, das aufgrund seiner Eigenschaften als potenzielle Energiequelle der Zukunft bekannt ist. Es zeichnet sich durch seine extrem leichte und hochreaktive Natur aus und kann Energie in einer sauberen Form liefern, da bei der Verbrennung lediglich Wasser entsteht und keine Treibhausgase freigesetzt werden.
Wasserstoffspeicher sind Einrichtungen oder Systeme, die entwickelt wurden, um Wasserstoff sicher zu lagern und zu transportieren. Aufgrund seiner geringen Dichte und hohen Diffusionsrate erfordert Wasserstoff spezielle Speicherlösungen.
Wie wird grüner Wasserstoff hergestellt, damit er gespeichert werden kann?
Grüner Wasserstoff, mit dem sich der CO₂-Fußabdruck von Unternehmen reduzieren und die Energiewirtschaft in Deutschland innovieren lässt, wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Bei dem Prozess wird Wasser mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Wenn es um die Herstellung von grünem Wasserstoff geht, stammt der verwendete Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind-, Solar- oder Wasserkraft. Dies stellt sicher, dass bei der Produktion von Wasserstoff keine Treibhausgase freigesetzt werden, was ihn zu einer umweltfreundlichen Option macht.
Wasserstoff zu speichern ist im Vergleich zur grünen Wasserstoff-Produktion jedoch nicht ganz so einfach. Es gibt verschiedene Methoden, um Wasserstoff zu speichern, jede mit ihren eigenen Vorteilen, die in unterschiedlichen Anwendungsbereichen zum Tragen kommen.
Eine gängige Methode ist die Komprimierung von Wasserstoffgas unter hohem Druck in speziellen Wasserstoffspeicher-Tanks. Die Methode ist einfach und wird häufig für den Transport und die Wasserstofflagerung in mobilen und stationären Anwendungen verwendet.
Typischerweise wird Wasserstoff auf 350 bis 700 Bar komprimiert und in zylindrischen Druckbehältern gespeichert.
Eine weitere Herangehensweise ist die Verflüssigung von Wasserstoff. Bei dieser Variante wird Wasserstoff auf extrem niedrige Temperaturen (ungefähr –253 Grad Celsius) abgekühlt, wodurch er am Ende in flüssiger Form vorliegt. Flüssiger Wasserstoff hat eine höhere Energiedichte als gasförmiger Wasserstoff, was ihn vor allem für die Raumfahrt interessant macht. Grundsätzlich ist diese Art, Wasserstoff zu speichern, keine dauerhafte Alternative, da die Kühlprozesse sehr energieintensiv und teuer sind.
Zudem kommt noch die chemische Wasserstoffspeicherung infrage, bei der Wasserstoff in eine chemische Verbindung gebunden und bei Bedarf wieder freigesetzt wird. Hierunter fallen zum Beispiel Metallhydriden, bei denen Wasserstoff in Metallen gespeichert wird.
Feststoffspeicherung, wie die Lagerung in Form von Ammoniak oder in organischen Hydriden, ist eine letzte Technik, die zum Speichern von Wasserstoff zur Verfügung steht. Die Wasserstoffspeicher binden Wasserstoff chemisch und können ihn bei Bedarf durch thermische Prozesse oder Katalysatoren wieder freisetzen.
Wie lange lässt sich Wasserstoff speichern?
Wasserstoff wird in speziell dafür ausgelegten Wasserstoffspeichern gelagert, die darauf ausgerichtet sind, ihn langfristig zu halten und bei Bedarf freizusetzen. In Flüssiggastanks ist es wesentlich, eine Temperaturkontrolle zu gewährleisten, um das Verdampfen des Wasserstoffs zu vermeiden. Auch in Druckgasspeichern besteht das Risiko einer Diffusion, welche die Effektivität, Wasserstoff zu speichern, beeinträchtigen kann. Moderne Materialien und Technologien sind jedoch darauf ausgerichtet, solche Probleme zu minimieren. Die Entwicklung schreitet fortwährend voran.
Gibt es alternative, erneuerbare Energien zu Wasserstoff?
Die Entscheidung für die Eigenstromerzeugung eröffnet Ihrem Unternehmen vielfältige Möglichkeiten, neben Wasserstoff auch andere erneuerbare Energiequellen zu nutzen. Zwei verbreitete Alternativen sind Photovoltaik und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).
Photovoltaik nutzt Solarzellen, um Sonnenlicht direkt in Elektrizität umzuwandeln. Früher als kostspielige Option betrachtet, haben deutliche Preissenkungen bei den Komponenten die Photovoltaik zu einer wirtschaftlich attraktiven Lösung gemacht. Der Fokus liegt dabei auf der Maximierung des Eigenverbrauchs des erzeugten Stroms, was die Abhängigkeit von externen Stromlieferanten reduziert und für Nachhaltigkeit im Unternehmen sorgt.
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ermöglicht die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme in einem einzigen, effizienten Prozess. KWK-Anlagen, die häufig mit Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Brennstoffzellen oder Stirlingmotoren betrieben werden, bieten hohe Gesamtwirkungsgrade von bis zu 90 %. Sie entlasten die elektrischen Netze und reduzieren den CO₂-Ausstoß, indem sie weniger effiziente, fossil befeuerte Kraftwerke ersetzen.
Beide Technologien schaffen nachhaltige Alternativen zu Wasserstoff und können in ein umfassendes Energiemanagement der Industrie integriert werden, sodass Sie neben Ihrem ökologischen Fußabdruck auch die Betriebskosten dauerhaft senken können. Gerne beraten wir Sie in einem persönlichen Gespräch.