- Grüner Wasserstoff könnte Deutschlands nachhaltige Energiezukunft ebnen.
- Das Fraunhofer IAO und die DHBW Heilbronn untersuchten Wasserstoffspeicherung und Anwendungsszenarien.
- Speicherung großer Energiemengen wird für zukünftige Energiesysteme essenziell.
- Dezentrale Energiesysteme ermöglichen regionale Unabhängigkeit und Kostenersparnis.
- Studie bewertet verschiedene Wasserstoffspeichertechnologien nach spezifischen Kriterien.
Grüner Wasserstoff könnte Deutschlands Pfad zu einer nachhaltigen Energiezukunft ebnen. Das Fraunhofer IAO hat gemeinsam mit der DHBW Heilbronn Möglichkeiten zur Speicherung von Wasserstoff untersucht und verschiedene Anwendungsszenarien in dezentralen Energiesystemen simuliert. Die Ergebnisse finden sich in einer neuen Studie.
Der Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland wächst beständig. Windkraft und Photovoltaik bilden den Großteil dieser Energiequellen – sie sind ökonomisch vorteilhaft, jedoch abhängig von Witterung und Tages- sowie Jahreszeiten. Die Speicherung großer Energiemengen wird daher für zukünftige Energiesysteme essenziell werden. Eine potenzielle Lösung stellt grüner Wasserstoff dar. Er kann über längere Zeiträume gespeichert und zudem über große Entfernungen transportiert werden. Allerdings sind dafür effiziente und sichere Speichertechnologien erforderlich. Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO und die Duale Hochschule Baden-Württemberg Heilbronn haben verschiedene Speichermöglichkeiten von grünem Wasserstoff in Quartieren, an Unternehmensstandorten oder auf Campusgeländen analysiert. Die Ergebnisse sind in der Studie »Wasserstoffspeicher für dezentrale Energiesysteme« zusammengefasst.
Dezentrale Energiesysteme für mehr Unabhängigkeit
Der Ausbau erneuerbarer Energien erfordert eine umfassende Transformation des Energiesystems. Während das derzeitige System zumeist zentral und auf Importe angewiesen ist, streben dezentrale Systeme größere regionale Unabhängigkeit durch verstärkte Eigenproduktion von Energie und Wasserstoff an. “Dezentrale Energiesysteme ermöglichen Unternehmen, durch Unabhängigkeit vom Energiemarkt Kosten zu sparen und Emissionen zu reduzieren”, erklärt Timo Stöhr, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Forschungs- und Innovationszentrum KODIS des Fraunhofer IAO. Ebenso eröffnen dezentrale Wasserstofferzeugung vielfältige Einsatzmöglichkeiten, wie emissionsfreie Flurförderzeuge in der Intralogistik oder CO2-freies Prozessgas in industriellen Verfahren wie der Ammoniakherstellung und Methanisierung. Solche Vorteile der dezentralen Energieerzeugung und -speicherung gelten auch für Wohnquartiere, Gewerbegebiete oder Campusgelände.
Potentielle Wasserstoffspeichertechnologien
Die Studie untersucht diverse physikalische, chemische und reine Wasserstoffspeicher. “Jede Speichermethode bietet spezifische Vor- und Nachteile. Daher haben wir die Eignung der jeweiligen Technologien anhand von Kriterien wie Hardware-Verfügbarkeit, technologische Reife, Sicherheit, Effizienz und Platzbedarf bewertet”, berichtet Sven Christian von der DHBW Heilbronn. Besonders geeignet erscheinen Speicherarten wie Druckgasspeicher (200 bis 300 bar), Flüssiggasspeicher, Metal-Organic Frameworks (MOFs), Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC), Methanol sowie Methan.
Ökologische und ökonomische Rentabilität im Fokus
Zur Einschätzung der Rentabilität simulierte das Forscherteam des Fraunhofer IAO ein dezentrales Energiesystem mit dem am Institut entwickelten Local Energy Planner, kurz “LEny”. Die Simulation nutzte Daten wie Lastprofile des Strom- und Wärmebedarfs, Wetterdaten, Dimensionierung der Komponenten sowie aktuelle Preise und Emissionsfaktoren. Zudem wurde die Effizienz der Energiespeicherung in Batterien gegenüber Wasserstoffspeichern verglichen. “Die Ergebnisse zeigen, dass Batteriespeicher einen höheren Wirkungsgrad als Wasserstoffspeicher aufweisen. Zwar konnte in einem Szenario eine ökonomische Amortisation der Wasserstoffspeicherung erreicht werden, dennoch sollte die Batteriespeicherung als Alternative berücksichtigt werden”, erläutert Georg Göhler, Wissenschaftler am Fraunhofer IAO.
Die Auswahl der Speichermethode richtet sich nach spezifischen Anwendungen und jeweiligen Anforderungen. Jede Methode hat ihre eigenen Vorteile und Schwächen. Fortschritte in der Materialwissenschaft und -technik führen zu laufenden Verbesserungen und ermöglichen die Weiterentwicklung von Wasserstoff als vielseitigen und nachhaltigen Energieträger.
