Solartechnik der Zukunft: Wasserstoffspeicher

Wasserstoffspeicher

Der Wasserstoffspeicher gelten als grüne, nachhaltige Alternative für herkömmliche Stromspeicher und werden von vielen als Zukunft der Speichertechnologie gehandelt. Dabei wird mithilfe von Energie Wasserstoff gewonnen. Bei der Reaktion vom Wasserstoff mit Sauerstoff wird die gespeicherte Energie wieder frei gesetzt.

in Verbindung mit erneuerbaren Energien umweltfreundlich

neue Infrastruktru wird benötigt

Warum Wasserstoff nicht immer nachhaltig ist

Wasserstoffspeicher gelten oft als besonders umweltfreundlich, da die Bestandteile – Wasserstoff und Sauerstoff – natürlich sind. Problematisch ist dabei aber, wie der Wasserstoff gewonnen wird: Man spricht von grauem, blauem und grünem Wasserstoff. Grauer Wasserstoff wird mithilfe von fossilen Energien erzeugt, dabei wird also CO₂ freigesetzt. Bei der Gewinnung von blauem Wasserstoff wird das entstehende CO₂ gebunden und nicht in die Atmosphäre freigesetzt. Grüner Wasserstoff wird mit erneuerbaren Energien gewonnen, nur hier ist die Ökobilanz neutral.

Seit Beginn der PV-Technik gibt es ein Problem: Wenn die Sonne nicht scheint, kann auch kein Solarstrom genutzt werden. Das Problem wurde mehr oder minder gut mit Batteriespeichern für PV-Anlagen gelöst. Diese können einen Stromvorrat von einigen Tagen gewährleisten. Allerdings sind sie auch sehr teuer und nur begrenzt haltbar – außerdem auch nicht unbedingt umweltfreundlich. Die Hoffnung liegt nun in Wasserstoffspeichern. Darin soll der Stromüberschuss aus dem Sommer gespeichert werden, um an sonnenarmen Tagen abgerufen zu werden. Wir haben uns die Solartechnik der Zukunft genauer angeschaut:

Wasserstoff als Solarstromspeicher

Wasserstoff kann in gasförmiger oder flüssiger Form aufbewahrt werden und bei Bedarf genutzt werden, um Strom zu produzieren. Es ist das häufigste Element auf der Erde, es wird uns also nicht ausgehen. Aber: Wasserstoff birgt auch ein hohes Gefahrenpotential, denn es ist hochentzündlich. Mittlerweile wird es immer relevanter, nicht nur als Langzeitspeicher für Solarstrom, sondern auch als Batterieersatz in der E-Mobilität und für Solarautos.

Funktionsweise eines Wasserstoffspeichers

In einem Wasserstoffspeicher müssen zwei Reaktionen ablaufen: Zum einen muss Strom, der eingespeist wird, in Wasserstoff umgewandelt werden. Zum anderen muss der Wasserstoff zurückverwandelt werden können, um Strom freigeben zu können. Diese beiden Prozesse passieren in einer Brennstoffzelle. In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander und werden zu Wasser. Dabei entsteht außerdem Strom und Wärme. Dieser Strom kann dann genutzt werden, ebenso wie die entstehende Abwärme. Soll Energie in Wasserstoff gespeichert werden, wird Wasser mithilfe des Solarstroms in seine Bestandteile, also Sauerstoff und Wasserstoff, geteilt (Elektrolyse). Der Wasserstoff wird dann gespeichert und kann bei Bedarf mit dem Luftsauerstoff reagieren um wieder Energie freizusetzen.

Brennstoffzelle und Elektrolyse

Die Vorteile eines Wasserstoffspeichers

Der Wasserstoffspeicher ermöglicht eine langfristige Speicherung des Solarstroms und gibt damit den Ausblick auf eine 100%ige Autarkie. Er bringt viele Vorteile mit sich:

Emmissionsfreie Energiequelle

Wasserstoff ist eine grüne Energiequelle. Es gehört nicht zu den fossilen Brennstoffen. Im Prozess der Energiespeicherung und Energiegewinnung mit Wasserstoff entstehen lediglich Wasser und Wärme als Nebenprodukte. Beides könnte ebenfalls sinnvoll und umweltschonend weiterverwendet werden. Umweltschädliche Produkte wie CO₂ werden dabei nicht abgegeben.

Unendlicher Vorrat

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element. Es ist praktisch unerschöpflich und damit ein idealer Ersatz für fossile Brennstoffe wie Kohle oder Öl.

Hoher Wirkungsgrad

Die Wasserstoffspeicherung hat einen höheren Wirkungsgrad als andere Energiespeicher. Damit ist Wasserstoff effizienter und benötigt weniger Material für die Speicherung. Das bedeutet auch weniger benötigter Platz, was nicht nur für Heimlösungen relevant ist, sondern vor allem für die E-Mobilität. Der Speicher weist einen Wirkungsgrad von bis zu 60 % auf. Ein Verbrennungsmotor hingegen erreicht nur Werte von rund 40 %.

Die Nachteile eines Wasserstoffspeichers

Hoher Energieaufwand

Damit Wasserstoff per Elektrolyse erzeugt werden kann, braucht es viel Energie. Wird der Speicher von einer Photovoltaik Anlage versorgt, wird grüne Energie dafür genutzt. Im Falle eines E-Autos mit Wasserstoffspeicher hingegen ist das nicht unbedingt der Fall. Der Wasserstoff wird dann eventuell mit fossilen Energien abgespalten, was die Ökobilanz der Speicherart ins Negative zieht.

Frühe Technologie

Der Wasserstoffspeicher steht noch am Anfang seiner Entwicklung. Installierte Anlagen gibt es bisher wenige, Aussagen über die langfristige Nutzung dieser Technik kann man daher zurzeit nur schlecht treffen. Es ist daher gut möglich, dass Kinderkrankheiten noch überwunden werden müssen, bevor die Technik serienreif ist. Auch die Anschaffungskosten sind daher zurzeit noch sehr hoch.

Erhöhte Brandgefahr

Wasserstoff ist hochentzündlich, bei Kontakt zu Sauerstoff kommt es zur sogenannten Knallgasreaktion. Damit wird die Lagerung zum Gefahrenpunkt. Derzeit werden die Wasserstoffspeicher für Solaranlagen deswegen außerhalb des Hauses aufbewahrt.

Autarkie mit Wasserstoffspeichern

Die Kombination eines Wasserstoffspeichers mit einer Photovoltaik Anlage kann eine 100%ige Energieautarkie gewährleisten. Die Energieversorgung könnte damit komplett unabhängig vom Stromnetz erfolgen und wäre dennoch jederzeit verlässlich. Das ist nicht nur für Neubauten interessant, sondern vor allem für alte, abgelegene Häuser, die noch nie an das Stromnetz angeschlossen waren. Sie könnten mit einer solchen Anlagenkombination ganzjährig bewohnbar gemacht werden, ohne einen Netzanschluss zu benötigen.

Wasserstoffspeicher in Deutschland

Wasserstoffspeicher als Heimspeicherlösung sind bisher noch nicht weit verbreitet. Wer sich allerdings in Deutschland, der Schweiz oder Österreich dazu entschließt, seine Photovoltaik Anlage mit einem solchen Wasserstoffspeicher aufrüsten zu lassen, kann sich an die Firma Home Power Solutions wenden. 2014 gegründet ist es das Ziel der Firma autarke Energieversorgungssysteme herzustellen und zu installieren. Ihr System „Picea“ vereint Stromspeicher, Heizungsunterstützung und Lüftungsgerät. Entworfen wurde es – wie der Name schon vermuten lässt – nach dem Vorbild der Fichte. Wie auch die Fichte soll das System vollkommen emissionsfrei Sauerstoff freisetzen und Energie erzeugen. Die entstehende Abwärme wird vom System zur Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung genutzt. Das Picea-System kostet je nach Anlagengröße 60.000 €* und 90.000 €*.

Privathaushalte: Autark mit Wasserstoff

Anbieter von Wasserstoffspeichern

Im DACH-Raum gibt es verschiedene Anbieter für Wasserstoffspeicher. Da die Technologie noch vergleichsweise jung ist, ist der Markt dafür aber noch relativ klein. Konkreter Anbieter ist die bereits genannte Firma Home Power Solutions mit ihrem Wasserstoffspeicher picea. Die Firma sitzt in Berlin und produziert Speichersysteme sowohl für Privathäuser als auch für Betriebe oder sogar Siedlungen.

Auch die österreichische Firma Cleen Energy bietet unter anderem Wasserstoffspeicher an. Hier gibt es ebenfalls die Möglichkeit zur industriellen, gewerblichen und privaten Nutzung. Darüber hinaus bietet Cleen Energy auch andere Produkte rund um Solarenergie an, wie zum Beispiel konventionelle Stromspeicher oder Solar-Container, die quasi mobile Solaranlagen beinhalten.

Förderungen für Wasserstoffspeicher

Neben einer Förderung für PV-Anlagen gibt es auch für Wasserstoffbrennzellen Förderungen. Durch das Programm KfW 433 wird der Einbau der Wasserstoffspeicher mit einem Festbetrag von 6.800 €* sowie einer Zusatzförderung von 550 €* pro angefangenen 0,1kW bezuschusst. Insgesamt ist ein Zuschuss von maximal 40 % der förderungsfähigen Kosten möglich.

Fazit: Wie sinnvoll sind Wasserstoffspeicher?

Die Speicher stehen noch am Anfang ihrer Entwicklung. Dennoch zeigt sich schon jetzt, dass sie großes Potenzial haben, Teil der Energiewende zu werden. Vor allem in Verbindung mit einer PV-Anlage oder ähnlichen grünen Energiesystemen, sind die Wasserstoffspeicher die ideale, umweltfreundliche Lösung. Als fixer Heimspeicher können Lagerungs- und Transportprobleme minimiert werden. Die Anschaffung lohnt sich bisher zwar nicht aus wirtschaftlicher Sicht, kann jedoch ein großer Gewinn für die Zukunft und für solche Haushalte, die keinen Zugang zu externem Strom haben. Auch für die E-Mobilität wird diese Art der Stromspeicherung ausprobiert. Allerdings braucht es hierfür eine entsprechende Infrastruktur. Der Tank- und Transportvorgang ist jedoch wesentlich aufwändiger, sodass sie sich wahrscheinlich eher als fixe Lösungen durchsetzen werden.