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H2CAST Etzel – Making energy transition work. | Detail

„Wasserstoff kann ein Wunderkind sein“

In Etzel wird zur Speicherung von Wasserstoff in Kavernen geforscht – Darum geht es konkret

Wasserstoff gilt als ein Energieträger der Zukunft. Vor allem der grüne Wasserstoff, also der, der mit Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wird. Das wird auch an der Küste und in Ostfriesland eine Rolle spielen: In Wilhelmshaven sollen größere Produktions- und Importstätten für Wasserstoff entstehen, und 30 Kilometer weiter im Inland, in der Kavernenanlage Etzel (Gemeinde Friedeburg), forscht man jetzt daran, wie der Wasserstoff in Kavernen ein- und ausgespeichert werden kann.

An diesem Forschungsprojekt ist auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt, konkret: das Institut für Vernetzte Energiesysteme, Oldenburg. Und noch konkreter: Marco Zobel, Chemieingenieur und Gruppenleiter des Instituts. Er forscht seit Jahren zu Wasserstoff und seinen Möglichkeiten. Wir haben ihn in Oldenburg besucht.

 

Geht es um die Energiewende, wird immer wieder vom Wasserstoff gesprochen. Warum eigentlich? Was kann der?

Marco Zobel: Die grundsätzliche Herausforderung bei der künftigen Bereitstellung von Energie ist ja: Man braucht einen Energieträger, der all das beherrschen kann, was die alten fossilen auch können. Der also die Antwort ist auf die zukünftigen Fragen – wie kann man Energie speichern, wie kann man sie herstellen und verbrauchen?
 

Also ein kleines Wunderkind?

Zobel: Genau. Wasserstoff kann so ein kleines Wunderkind sein. Es ist im Grunde genommen erst mal ein sehr flüchtiges Gas. Deswegen kommt er auch sehr, sehr selten als reines Gas auf der Erde vor. Wasserstoff ist oft gebunden, man findet ihn zum Beispiel in Form von Wasser. Auch im Erdgas steckt er, nämlich im Methan. Das bedeutet im Umkehrschluss auch, dass man diese Chemikalien, in denen Wasserstoff enthalten ist, auch aus Wasserstoff herstellen und sie auch miteinander kombinieren kann. Deswegen ist Wasserstoff ein Schlüsselelement für die Energiewende.
 

Aber was kann der Wasserstoff denn nun?

Zobel: Er hat den Charme, dass man ihn technisch gesehen einfach herstellen kann, nämlich aus Strom und Wasser. Und dann kann man ihn schön speichern.
 

Also verbraucht man erst mal Energie, um Wasserstoff überhaupt zu gewinnen. Wie kann er dann ein so wichtiger Energieträger sein?

Zobel: Ich erkläre das mal so: Wir haben uns alle daran gewöhnt, dass Strom und Wärme und alle möglichen anderen Energien permanent zur Verfügung stehen. Das liegt daran, dass die fossilen Energieformen sehr gut speicherbar sind. Klar, niemand will den Kohlehaufen vor der Tür haben, aber den kann man da eigentlich liegen lassen, bis man die Kohle braucht. Gleiches gilt für Erdgas: Wenn das entsprechend eingekapselt ist, dann hält es Jahrhunderte. Und Erdöl genauso. Aber bei Strom ist das schwieriger. Wenn wir ihn herstellen, müssen wir ihn auch direkt verwenden. Wenn man das nicht macht, kriegt ein Stromnetz immer Probleme, es wird instabil. Das heißt, entweder stellt man nur den benötigten Strom mittels Kraftwerken bereit; oder bei erneuerbaren Energien müssten diese gedrosselt werden, wenn der Strom nicht abgenommen werden kann. Oder man benötigt eben einen Puffer. Man nimmt also Strom aus dem Netz und stellt daraus Wasserstoff her. Und den speichert man dann.
 

Der Strom wohnt also nur vorübergehend im Wasserstoff, sozusagen ein chemischer Energiespeicher.

Zobel: Genau. Und das ist noch nicht alles: Wasserstoff ist nicht nur ein Puffer, sondern auch ein Ausgangsstoff für die chemische Industrie, für Wärmebereitstellung. Es ist eine sehr wertvolle Grundchemikalie, ein Rohstoff, den man in anderen Prozessen einsetzt. Das macht man auch schon, das ist nichts Neues.
 

Ich verstehe das so: Die überschüssige Energie, die an wind- und sonnenreichen Tagen entsteht, wird genutzt, indem wir etwas herstellen, das wir später nutzen können; statt dass man sie einfach verpuffen lässt. Denn es geht ja auch immer um grünen Wasserstoff, also um den, der aus regenerativen Energien gewonnen wird. Und nicht aus Methan.

Zobel: Stimmt. Eigentlich würde man es immer bevorzugen, den Strom direkt zu benutzen. Wenn man etwas zwischenspeichert, geht bei diesem Prozess immer Energie verloren. Aber es lässt sich ja nicht vermeiden. Wenn man etwas permanent haben möchte – für die Industrie, für die Autos –, dann braucht es Pufferelemente.
 

Kommen wir mal zu dem Forschungsprojekt in Etzel. Dort wird jetzt untersucht, wie in den Kavernen Wasserstoff eingelagert werden kann. Bisher wird dort nur Öl und Gas gespeichert.

Zobel: Die Kavernen sind im Erdgasbetrieb zu großen Teilen schon für Wasserstoff geeignet. Aber es gibt offene Fragen zu den technischen Voraussetzungen. Sind zum Beispiel die Rohre und die Messtechnik auch für Wasserstoff geeignet? Aber wir fragen uns auch: Wie wird so eine Wasserstoff-Kaverne zukünftig betrieben? Wie oft wird dort Wasserstoff ein- und ausgelagert? In welchen Mengen? Wie schnell muss sie reagieren?
 

Das wäre anders als beim Erdgas?

Zobel: Ja. Das Speichern von Wasserstoff wäre ein ganzjähriges Unterfangen. Anders als die klassische Gasspeicherung, wo im Sommer günstig eingekauft und gespeichert wird, um das Gas in der kalten Jahreszeit zu nutzen. Bei der Windkraft spielen andere Faktoren eine Rolle: Es gibt die Herbst- und Frühjahrsstürme. Auch im Winter gibt es viel Wind. Das heißt, die Be- und Entladung einer Wasserstoff-Kaverne sähe ganz anders aus als bei einer Erdgaskaverne. Und dann gibt es noch die Obertage-Technik, also die Verdichter oder die Reinigungsanlagen. Wenn der Speicher schnell sein soll, muss auch die Anlage obendrauf schnell sein.
 

Aber weiß man denn schon, wie viel Wasserstoff wie schnell zur Verfügung stehen muss?

Zobel: Da kommt man zum Henne-Ei-Problem. Man möchte die Anlagen anpassen, kennt aber den zukünftigen Markt noch nicht. Wir versuchen also, mit Simulationsergebnissen, die wir aus unsren Modellen entwickeln, so etwas wie Leitfäden zu geben, um eine möglichst hohe Dynamik abbilden zu können. Das sind dann quasi Handlungsempfehlungen für die Anlagenbetreiber.
 

Was meinen Sie denn, wie das künftig laufen wird mit dem Benutzen von eingespeichertem Wasserstoff?

Zobel: Die Frage ist: Will man einen Traktor, der langsam fährt, aber viel wegziehen kann? Oder will man ein Rennauto? Eigentlich ist noch gar nicht klar, wohin die Reise geht. Aber es wird wohl eher Richtung Rennauto gehen.

 

FOTOS: OLTMANNS