Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien

Wasserstoff wird heute hauptsächlich aus Rohöl und Erdgas gewonnen. Ein absolut sauberer Energieträger ist Wasserstoff nur dann, wenn er durch die Wasserelektrolyse hergestellt wird. Der für die Elektrolyse notwendige umweltfreundliche Strom kann mittels Wasserkraft, Photovoltaik oder Windenergie erzeugt werden. Besonders Ländern mit hohem Wasserkraft- oder hydrothermischem Potenzial wie z.B. Norwegen oder Island sind hierfür prädestiniert.

Interessant sind auch Forschungsarbeiten zu Offshore-Windkraftanlagen, wo an Ort und Stelle der Wasserstoff erzeugt, verflüssigt und per Tankschiff abtransportiert wird. Dadurch könnte der teure Stromtransport zum Festland entfallen.

Schema Elektrolyseur
Elektrolyseur

Die Wasserstoffherstellung erfolgt durch Spaltung des Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff mittels Elektrolyseur.

Speicherung und Transport von Wasserstoff

Energien sind weltweit vorhanden, aber ungleichmäßig verteilt. Meist stimmt der Ort des Vorkommens nicht mit dem Ort des Bedarfs überein. Der Transport elektrischer Energie vom Erzeugungsort zum Verbraucher ist oft möglich, aber über lange Entfernungen nicht immer sinnvoll. Die Speicherung elektrischer Energie ist mit der uns heute zur Verfügung stehenden Technik nicht sinnvoll oder möglich. Als umweltfreundliches und einfaches Energiespeichermedium wird Wasserstoff angesehen. Die zukünftige umweltfreundliche Energiequelle ist der mittels erneuerbarer Energien erzeugte Wasserstoff. Je nach Anwendungsgebiet stehen prinzipiell drei Speichermöglichkeiten zur Verfügung:

  • Der Wasserstoff wird auf -253 °C abgekühlt und dann im flüssigen Zustand in Druckbehältern gespeichert. Diese Speicherung hat den Vorteil, dass auf geringstem Raum die höchste Energie gespeichert werden kann. Anwendungsbeispiele sind vor allem in der Raumfahrt (Raketentriebwerke) und in Kraftfahrzeuge (Brennstoffzellenantrieb) zu finden.
  • Der Wasserstoff wird auf ca. 200 bar hochverdichtet und in Stahlflaschen gelagert. Auf diese Weise lassen sich Speichervolumen von 10 Liter bis 100.000 m³ (Untertagespeicher) realisieren. Hierbei handelt es sich um die preiswerteste Speicherungsart. Sie wird vorwiegend im Hausbereich und in Stadtbussen genutzt.
  • Der Wasserstoff wird in Metallhydridspeichern gespeichert. Diese Art der Speicherung beruht auf der Bildung chemischer Verbindungen bestimmter Metalllegierungen mit Wasserstoff. Wird das Metallhydrid anschließend erwärmt, entweicht der Wasserstoff. So sind z.B. 800 Liter Wasserstoff in einem Kilogramm Magnesiumhydrid gebunden. Hieraus wird ersichtlich, dass bei der Speicherung größerer Mengen Wasserstoff ein hohes Gewicht zustande kommt. Die Anwendung liegt vor allem im Kraftfahrzeugbereich.

Wie könnte die ideale Wasserstoffanwendung in der Zukunft aussehen?

Für die Zukunft ist denkbar, dass Wasserstoff mittels erneuerbarer Energien aus Wasser erzeugt wird.

Schema Wasserstoffszenario
Wasserstoffszenario

Nach der Zwischenspeicherung und dem Transport des Wasserstoffes kann er zur Erzeugung von Elektroenergie auf direktem Weg in der Brennstoffzelle genutzt werden. Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung des Wasserstoffs zur Erzeugung von Elektroenergie auf konventionelle Art und Weise mittels rotierender Gasturbine und Generator oder zur direkten Betankung von Kraftfahrzeugen mit Gasmotor.