Deutschland und Kanada bauen Wasserspalter zur Energiespeicherung

Deutschland, das in den letzten Jahren stark auf Wind- und Sonnenenergie gesetzt hat, startet mehr als 20 Demonstrationsprojekte, bei denen es um die Speicherung von Energie geht, indem Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoff gespalten wird. Die Projekte könnten dazu beitragen festzustellen, ob die Elektrolyse, wie die Technologie genannt wird, eine der größten bevorstehenden Herausforderungen für erneuerbare Energien bewältigen könnte – ihre Unterbrechung.



Gaskraft : Eine Elektrolyseanlage von Hydrogenics in Falkenhagen, Deutschland, kann zwei Megawatt überschüssige erneuerbare Energie aufnehmen und in Form von Wasserstoff speichern.

Die in Deutschland im Bau befindlichen Elektrolyseur-Projekte bestehen in der Regel aus einigen wenigen Gebäuden von der Größe eines Schiffscontainers, die an sonnigen und windigen Tagen überschüssige erneuerbare Energie verbrauchen, indem sie sie in elektrischen Strom umwandeln, der die Wasserspaltungsreaktion antreibt. Der entstehende Wasserstoff kann dann in die bereits für Erdgas genutzte Speicher- und Verteilungsinfrastruktur gepumpt und schließlich über Verbrennungs- oder Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt werden. Es kann auch für eine Vielzahl anderer Zwecke verwendet werden, z. B. zum Antrieb von Erdgasfahrzeugen, zum Heizen von Häusern und zum Herstellen von Düngemitteln.



Deutschland ist nicht das einzige Land, das in die Speicherung von Wasserstoffenergie investiert. Kanada beteiligt sich ebenfalls an der Aktion, da eine große Demonstrationsanlage für Ontario geplant ist.



Die Elektrolyse hat Vorteile gegenüber einigen anderen Energiespeicheroptionen. Er ist nahezu überall einsetzbar, kann riesige Energiemengen speichern und der Wasserstoff kann fossile Brennstoffe nicht nur in der Stromerzeugung ersetzen, sondern auch in Industrie und Verkehr, die weitaus mehr CO2-Emissionen verursachen.

Trotzdem galt sie wegen ihrer geringen Effizienz lange als relativ miese Art der Energiespeicherung – etwa 65 Prozent der Energie des ursprünglichen Stroms gehen verloren. Aber Verbesserungen an der Technologie senken die Kosten, und die großflächige Nutzung erneuerbarer Energien schafft neuen Speicherbedarf, wodurch die Elektrolyse an immer mehr Orten zu einer praktischen Option wird.

Stromausfall : Dieser neue Mini-Kühlschrank-Elektrolyseur von Hydrogenics kann so viel Wasserstoff produzieren wie 12 herkömmliche.



Anfang dieses Jahres hat Siemens in Mainz den ersten Spatenstich für den angeblich weltgrößten Elektrolyseur mit Protonenaustauschmembran (PEM) gemacht. Während andere Elektrolyseure darauf ausgelegt sind, mit konstanter Leistung zu arbeiten, leistet das PEM-System auch bei schnell wechselnden Energiemengen aus Wind und Sonne gute Dienste. Wenn es nächstes Jahr eröffnet wird, wird es die Kapazität haben, 650.000 Kilogramm Wasserstoff pro Jahr zu produzieren, das Energieäquivalent von 650.000 Gallonen Benzin. (Als Demonstrationsanlage wird sie aber wohl nicht durchgehend laufen.)

Hydrogenics, das Elektrolyseure für viele der größten Projekte in Deutschland geliefert hat, entwirft ein 40-Megawatt-System, das das Äquivalent von 4,3 Millionen Gallonen Benzin pro Jahr produzieren wird. Das Unternehmen hat kürzlich einen PEM-Elektrolyseur entwickelt, der weniger als ein Zehntel der Größe seiner herkömmlichen alkalischen Elektrolyseure ist. Die geringe Größe erleichtert nicht nur die Aufstellung der Elektrolyseure, sondern kann auch zur Kostensenkung beitragen.

Auch die Kosten sinken, weil überschüssiger Wind- und Solarstrom für eine Stromschwemme im Netz sorgt. Da der Strom sofort nach seiner Erzeugung verbraucht werden muss, um das Netz stabil zu halten, werden die Preise manchmal auf null gesenkt, damit Käufer gefunden werden können. Billiger Strom macht die Elektrolyse deutlich wettbewerbsfähiger.



Die Elektrolyse bleibt teurer als die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas – zumindest in den USA, wo Erdgas billig ist. Aber es kann mit Speicheroptionen wie Batterien konkurrieren, sagt Kevin Harrison, leitender Ingenieur am National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado. Es ist auch vielseitiger als die billigste Art, Energie zu speichern: Wasser einen Hügel hinauf zu pumpen und es dann wieder herunterzulassen, um eine Turbine anzutreiben. Dieser Ansatz ist geografisch stark eingeschränkt – aber, sagt er, man könne einen Elektrolyseur fast überall aufstellen.

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