Energiespeicher für die Energiewende: H2 aus Ökostrom

Um bisher ungenutzten Wind- oder Solarstrom zu speichern, nutzen einige Stromversorger die Elektrolyse und wandeln den Strom vor Ort in Wasserstoff um. In Zukunft könnten modulare Systeme mit bis zu zehn Megawatt das Netz stabilisieren.

Um Strom aus erneuerbaren Energiequellen bedarfsgerecht in das Versorgungsnetz einzuspeisen, sind wirkungsvolle Energiespeicher nötig. Die gelten nämlich als ein wichtiger Baustein der Energiewende. Eine mögliche Alternative zu herkömmlichen Energiespeichern bietet sich dadurch, verdichtetes Wasserstoffgas in unterirdischen Salzstöcken (Kavernen) zu lagern. Bei Bedarf lässt sich der Wasserstoff daraus entnehmen und in Strom verwandeln. Die dafür verwendeten Brennstoffzellentypen, die Valentin Crastan in seinem Buch 'Elektrische Energieversorgung 2' im Detail beschreibt, gelten als ausgereift.
Allerdings sind die für die Wasserstofferzeugung bisher gebräuchlichen Elektrolyseanlagen derzeit nicht dafür konzipiert, flexibel auf das stark schwankende Angebot an elektrischer Leistung zu reagieren. Ein erster Prototyp eines wartungsarmen Elektrolyseurs, ein Container mit 0,3 Megawatt Spitzenleistung, ist zwar soeben am Kraftwerksstandort Niederaußem in Betrieb genommen worden. Im Rahmen des Projekts CO2RRECT (CO2-Reaction using Regenerative Energies and Catalytic Technologies) bei RWE muss sich das System noch bewähren. Dazu werden Betriebssituationen simuliert, wie sie durch fluktuierende Stromeinspeisung entstehen können.

Elektrolyseur reagiert in Millisekunden

In dem von Siemens Industry entwickelten Elektrolyseur trennt eine protonenleitende Membran (PEM-Membran) die Elektroden, an denen Wasserstoff und Sauerstoff entstehen. Dieser Elektrolyseur reagiert unter anderem deshalb so schnell, weil die Membran sehr stabil gegenüber Druckdifferenzen in beiden Gasräumen ist. Die Elektrolyse reagiert innerhalb von Millisekunden auf das schwankende Angebot erneuerbarer Energiequellen und ist damit schneller als bisherige Verfahren. Der Prototyp einer Anlage produziert pro Stunde zwischen zwei und sechs Kilogramm Wasserstoff.
Aufgrund innerer Kühlung und der Auslegung für hohe Stromdichten verkraftet er problemlos für einige Zeit das Dreifache seiner Nennleistung, verbraucht im Stand-by-Modus allerdings kaum Energie. Kleinere Anlagen könnten bald an Tankstellen Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge produzieren.
Modulare Systeme mit bis zu zehn Megawatt sollen in wenigen Jahren zur Verfügung stehen, beispielsweise für Industrieanlagen. Längerfristig sollen mit der PEM-Elektrolyse auch Systeme im dreistelligen Megawatt-Bereich ermöglicht werden, um die Leistung von Off-Shore-Windparks aufzunehmen oder auch als Ausgleichslast für Primär- oder Sekundärregelenergie.