Zukunfts­trends im Energiemanagement


Was­ser­stoff

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Was­ser­stoff (che­misch: H2) ist das im Uni­ver­sum am häu­figs­ten vor­kom­mende Ele­ment. Es wird seit Jahr­zehn­ten in der Indus­trie ver­wen­det und kommt – mit stei­gen­der Beliebt­heit – in ver­schie­de­nen Sek­to­ren zum Ein­satz. Nicht etwa als “Ener­gie­quelle“ son­dern als Ener­gie­trä­ger wird Was­ser­stoff zur Bereit­stel­lung und Spei­che­rung von Ener­gie ver­wen­det. Oft wird H2 zur Strom- und Wär­me­er­zeu­gung mit Hilfe von Brenn­stoff­zel­len ver­wen­det. Als „Abgas“ ent­steht dabei nur Wasserdampf. 


Her­ge­stellt wird der Ener­gie­trä­ger Was­ser­stoff in der Regel durch Elek­tro­lyse, Dampf­re­for­mie­rung oder durch Fer­men­ta­tion. Dabei unter­schei­det man vor allem zwi­schen soge­nann­tem “grü­nem” Was­ser­stoff, der rege­ne­ra­tiv her­ge­stellt wird, und “blauen” – also nicht rege­ne­ra­ti­ven – Was­ser­stoff sowie wei­te­ren Misch­for­men: Grü­ner Was­ser­stoff hat das Poten­zial, zur Dekar­bo­ni­sie­rung von Logis­tik­ge­bäu­den und des Ver­kehrs­sek­tors bei­zu­tra­gen, ins­be­son­dere in schwer zugäng­li­chen Gebie­ten für Hei­zung und Schwertransport.

Zu den Anwen­dungs­fel­dern von H2 in der Logis­tik gehö­ren Kraft-Wärme-Kopp­lungs­sys­teme, die Not­strom­ver­sor­gung, die Spei­che­rung und Nut­zung erneu­er­ba­rer Ener­gien, der Trans­port (Gabel­stap­ler, Lkw, Pkw, Schiffe).
Nach­hal­tige Lösun­gen mit Was­ser­stoff sehen in der Regel wie folgt aus:

  1. Erzeu­gung aus erneu­er­ba­ren Ener­gien (zum Bei­spiel Pho­to­vol­taik- und Wind­kraft­an­la­gen) in Kom­bi­na­tion mit Elek­tro­ly­seu­ren
    2. Spei­che­rung in Hoch­druck­tanks
    3. Rück­um­wand­lung in elek­tri­schen Strom und Wärme über Brenn­stoff­zel­len; sta­tio­näre oder mobile Anwendung

Inves­ti­ti­ons­pro­gramme und ‑fonds für die For­schung und die Beschleu­ni­gung der Kom­mer­zia­li­sie­rung und des Ein­sat­zes von Was­ser­stoff- und Brenn­stoff­zel­len­tech­no­lo­gien lau­fen ver­stärkt seit eini­ger Zeit. In den letz­ten Jah­ren wur­den bedeu­tende Fort­schritte im Bereich der H2-Pro­duk­tion, des Trans­ports und der Spei­che­rung erreicht, was Ver­bes­se­run­gen sowohl bei Kos­ten als auch bei der Gesamt­ef­fi­zi­enz der Was­ser­stoff­tech­no­lo­gie sowie die Betriebs­si­cher­heit ver­bes­sert hat.

Begrenzt wird die Nut­zung wei­ter­hin durch zahl­rei­che Her­aus­for­de­run­gen bei der Ein­füh­rung von H2. Denn für eine groß­flä­chige Ver­füg­bar­keit von grü­nem Was­ser­stoff ist etwa die der­zei­tige Infra­struk­tur noch nicht aus­rei­chend. Eben­falls fal­len hohe Gesamt­kos­ten an, ein­schließ­lich Kapi­tal- und Betriebs­kos­ten. Viel zu gibt auch beim Thema Effi­zi­enz: Die Erzeu­gung und der Ver­brauch müs­sen dies­be­züg­lich wei­ter­hin ver­bes­sert wer­den, ebenso wie die Leis­tungs­über­wa­chung und der Kun­den­dienst für Wasserstofftechnologien.

Pho­to­vol­taik und Was­ser­stoff: Selbst erzeu­gen und nutzen!

Der Anwen­dungs­fall für grü­nen Was­ser­stoff im Immo­bi­li­en­be­reich besteht darin, die ver­füg­bare Dach­flä­che um bestehende oder neue Pho­to­vol­ta­ik­an­la­gen zu erwei­tern. Mit Hilfe eines Elek­tro­ly­se­urs wird dann grü­ner Was­ser­stoff erzeugt, kom­pri­miert und gespei­chert. Die­ser Was­ser­stoff kann nun als Kraft­stoff für die Fahr­zeuge oder zur Rück­ver­stro­mung (inkl. Wär­me­er­zeu­gung) über eine Brenn­stoff­zelle genutzt wer­den. Je nach Aus­le­gung bzw. Größe der Anlage kann so ein gewis­ser Teil der Wär­me­en­er­gie­be­darfs sowie des Strom­be­darfs zeit­ge­recht erzeugt wer­den. Was­ser­stoff hat eine hohe Ener­gie­dichte, was bedeu­tet, dass viel Ener­gie auf einer rela­tiv klei­nen Grund­flä­che gespei­chert wer­den kann, was auch für Immo­bi­lien von Vor­teil ist.

Die Nut­zung gro­ßer Wind­ener­gie­an­la­gen (statt Pho­to­vol­taik) ist grund­sätz­lich auch mög­lich, zieht jedoch geneh­mi­gungs­recht­li­che Fra­gen nach sich. Vor­teil ist dabei eine gleich­mä­ßi­gere Pro­duk­tion im Jah­res­ver­lauf. Bereits heute wer­den Pho­to­vol­taik- und Wind­kraft­an­la­gen genutzt, um über­schüs­si­gen Strom in Form von Was­ser­stoff zu spei­chern, und so die Belas­tung des Strom­net­zes zu ver­rin­gern. Auf die­ser Grund­lage las­sen sich ebenso soge­nannte “Mikro­grids” in länd­li­chen Gebie­ten auf­bauen, um ganze Gemein­den teils mit grü­nem Was­ser­stoff zu ver­sor­gen und so den CO2-Fuß­ab­druck zu verringern.

 

Autor: DPDHL