H₂-Speicher - Wasserstofftank
Technology Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Wasserstoffspeicher sind ein wichtiger Bestandteil der Wasserstoffinfrastruktur, um die Erzeugung des Wasserstoffs von der Nutzung zu entkoppeln. Man kann zwischen stationären und mobilen Wasserstoffspeichern unterscheiden, denn auch für den Transport von Wasserstoff können beispielsweise LKWs eingesetzt werden.
Es gibt verschiedene Speicherarten: Bei dem Druckgasspeicher wird Wasserstoff gasförmig unter hohem Druck gespeichert. Das Tankmaterial kann von Stahl bis Faserverbundmaterial variieren. Der hohe Druck ist erforderlich, um aufgrund der geringen Energiedichte des Wasserstoffs relevante Energiemengen zu speichern. Alternativ dazu kann auch Flüssigwasserstoff gespeichert werden. Dies erfordert zunächst eine Verflüssigung des Wasserstoffs und dann eine Speicherung bei -253 °C. Es bestehen hohe Anforderungen an die kryogenen, vakuumisolierten Tanks. Beide Speichervarianten haben einen hohen TRL von 9 und werden kommerziell eingesetzt.
Etwas entwicklungslastiger (TRL7) ist die Speicherung in Form von Metallhydriden. Dabei wird der Wasserstoff chemisch in Metalllegierungen gespeichert. Dies ist eine sehr sichere Variante der Speicherung, aktuell jedoch noch sehr teuer. Ähnlich verhält es sich mit der Speicherung in chemischer Verbindung mit Ammoniak oder Methanol. Hier sind die Wirkungsgradverluste aktuell noch zu hoch, die Technologie ist auf einem TRL 7 einzuordnen. Für die Speicherung sehr großer Wasserstoffmengen werden Untergrundspeicher eingesetzt. Dies ist eine auch heute auf TRL 9 nutzbare Variante. Dafür werden Salzkavernen oder Porenspeicher verwendet und der Wasserstoff unter Drücken bis 100 bar gespeichert.
SWOT analysis
Strengths
- Es handelt sich um eine Schlüsseltechnologie für die Wasserstoffinfrastruktur
- Potential zur Sektorkopplung, sodass Wasserstoff sehr vielfältig eingesetzt werden kann
- Viele Technologien sind bereits etabliert und technologisch ausgereift, sodass ein geringes Sicherheitsrisiko besteht
- Skalierbarkeit von mobilen Tanks bis zu großvolumigen Speichern in Form von Untergrundspeichern
Weaknesses
- Die Energiedichte von Wasserstoff ist relativ gering, sodass ein hoher technologischer Aufwand betrieben werden muss, um relevante Energiemengen zu speichern
- Die Bereitstellung von Wasserstoffspeichern ist aufgrund der hohen technologischen und sicherheitsrelevanten Anforderungen mit hohen Investitionskosten verbunden
- Hoher Energiebedarf für die Kompression bzw. Verflüssigung des Wasserstoffs und Wirkungsgradverluste bei der chemischen Speicherung
Opportunities
- Nachfrage nach Wasserstoffinfrastruktur nimmt weiter zu und unterstützt die Etablierung von Wasserstofftanks
- Wasserstoff ist ein nachhaltiger Energieträger ohne CO2-Emissionen
- Teilweise ist die Nutzung bestehender Gasinfrastruktur möglich
- Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffspeicherung steigt mit Skalierung der Menge an gespeichertem Wasserstoff
- Technologische Weiterentwicklungen führen zu immer attraktiveren Lösungen, wie der Speicherung als Metallhydrid
Threats
- Konkurrenz durch alternative energierelevante Technologien wie PV-Anlagen, Windkraft, Wärmepumpen
- Regulatorische Rahmenbedingungen sind noch nicht vollständig definiert
- Akzeptanz in der Bevölkerung wird durch Sicherheitsbedenken beeinträchtigt
- Wirtschaftlichkeit hängt stark von den Strompreisen ab, da dieser für die Kompression bzw. Verflüssigung benötigt wird
Erfolgsbeispiele
- In Baden-Württemberg umgesetzt: Die Lhyfe Germany GmbH errichtet einen H₂-Speicher und Tankstelleninfrastruktur, um erneuerbaren Wasserstoff zu produzieren, zu speichern und Partnern für Mobilität und Industrie bereitzustellen.
Zum Erfolgsbeispiel - Das Projekt in Niedersachsen ist gerade im Umbau von Salzkavernen für die Verwendung als Wasserstoffspeicher. Früher wurden hier Öl- und Gasspeicher untergebracht, in Zukunft soll das durch Wasserstoff ersetzt werden.
Zum Erfolgsbeispiel
