Wasserstoff als Energiespeicher

Wasserstoff als Energiespeicher, geht das? Wasserstoff lässt sich tatsächlich hervorragend als Energiespeicher nutzen. Wasserstoff als Energiespeicher bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten, zum Beispiel in der Brennstoff­zelle. In Zukunft könnte das Element mit dem chemischen Zeichen "H" daher eine wichtige Rolle in der Speicherung von Energie aus Windkraft- oder Solaranlagen spielen.

Funktioniert Wasserstoff als Energiespeicher?

Da Wasserstoff mit 33,33 Kilowattstunden pro Kilogramm die höchste Energiedichte aller Brennstoffe hat, ist er ein sehr guter Energiespeicher. So kommt ein Kilo Wasserstoff auf ungefähr drei Mal soviel Energie wie ein Liter Benzin. Darüber hinaus besitzt Wasserstoff als Energiespeicher zahlreiche weitere Vorteile: Er ist sehr viel leichter als Luft, weder radioaktiv noch wassergefährdend. Der Einsatz von Wasserstoff als Energiespeicher verursacht kei­ne (direkten) CO₂-Emissionen. Aufgrund dieser positiven Eigenschaften dient Wasserstoff als Energiespeicher schon jetzt als Ausgangsstoff für einige industrielle Anwendungen.^[1]

Was ist der beste Energiespeicher?

Ist Wasserstoff als Energiespeicher geeignet? Wasserstoff kommt in vielen natürlichen Rohstoffen vor und bietet sich aufgrund dieser Verfügbarkeit als Energiespeicher geradezu an. So enthalten mehr als die Hälfte der bekannten Minerale Wasserstoff. Sogar die Atmosphäre enthält Wasserstoff, nämlich in Form von Wasserdampf.

Allerdings kommt das Element in natürlicher Form nur gebunden vor, beispielsweise in Wasser, Methan, Erdöl und anderen Kohlenwasserstoffen. Das bedeutet, dass Wasserstoff zunächst aus einer Verbindung gelöst werden muss, bevor man ihn speichern kann. Dieses Herauslösen benötigt einen hohen Einsatz von Energie und geschieht in der Praxis meist durch das Verfahren der Elektrolyse.

Zwar wurde Wasserstoff als Energiespeicher bisher vor allem im Rahmen der Erdgas- oder Erdölförderung gewonnen. Für diesen Prozess nutzt man Wärmeenergie, die unter anderem durch Atomstrom oder das Verbrennen von Kohle oder Öl entsteht. Das bedeutet natürlich, dass auf diese Weise gewonnener Wasserstoff als Energiespeicher nicht nachhaltig ist.

Es ist aber auch möglich, nachhaltigen Wasserstoff als Energiespeicher zu nutzen und zum Beispiel den Photovoltaik Wirkungsgrad Wasserstoff als Energiespeicher auszunutzen. In diesem Fall liefern erneuerbare Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie den Strom für die Elektrolyse. Wenn bei diesem Verfahren ausschließlich erneuerbare Energien zum Einsatz kommen, spricht man am Ende von "grünem Wasserstoff", der CO₂-neutral ist und zum Beispiel als Treibstoff für Wasserstoff-Autos genutzt werden kann. Zudem dient dieser Wasserstoff als Energiespeicher der Strom- und Wärmeerzeugung mit Hilfe der Wasserstoff-Brennstoff­zelle, die ähnlich aufgebaut ist wie die Direktmethanol-Brennstoff­zelle.^[2]

Welche Vorteile hat
Wasserstoff als Energiespeicher?

Wasserstoff als Energiespeicher eignet sich dafür, das Speicherproblem der erneuerbaren Energien zu lösen. Denn: Wasserstoff in Gasform lässt sich gut speichern und zudem leicht transportieren. Im Gegensatz zu Solar- und Windenergie steht die mit Wasserstoff gespeicherte Energie zu allen Tages- und Jahreszeiten zur Verfügung.

Ein weiterer Vorteil von Wasserstoff als Energiespeicher ist seine Unbedenklichkeit für Gesundheit und Umwelt. So ist er nicht wassergefährdend und kann daher auch problemlos in Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt werden. Der Ein­satz von Wasserstoff als Energiespeicher verursacht keine (direkten) CO₂-Emissionen.^[1]

Ist der Einsatz von Wasserstoff als
Energiespeicher die Zukunft der erneuerbaren Energie?

In der viel diskutierten Energiewende der Industrie wird Wasserstoff als Energiespeicher in Deutschland eine essentielle Rolle zugeschrieben. Nicht nur Maschinen und Produktionsanlagen, sondern auch Fahrzeuge wie LKWs oder Schiffe könnten in Zukunft mit Wasserstoff als Energiespeicher angetrieben werden. Das würde auch den gesteckten Klimazielen der Bundesregierung zugutekommen, denn die Nutzung von Wasserstoff ist CO₂- und daher klimaneutral.

Wasserstoff beziehungsweise Elektrolyseanlagen könnten auch eine wichtige Rolle in intelligenten Stromnetzen (Smart grid) spielen. So könnte man die Anlagen immer dann für die Wasserstoffproduktion nutzen, wenn Windkraft- oder Solaranlagen überschüssigen Strom liefern. Wenn Sonne und Wind dagegen zu wenig Energie liefern, könnte man den gespeicherten Wasserstoff nutzen, um Privatverbraucher und die Industrie mit Strom und Wärme zu versorgen.

Wasserstoff als Energiespeicher
Wirkungsgrad: Was gibt es sonst noch
über Wasserstoff als Energiespeicher zu wissen?

Ein Manko der immer häufiger genutzten Verfahren zur Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher ist die geringe Energieausbeute. Da Wasserstoff für eine optimale Lagerung und einen platzsparenden Transport unter hohem Druck auf - 253 Grad Celsius abgekühlt werden muss, gestaltet sich das Prozedere der Komprimierung als sehr energieaufwändig. Das bedeutet, dass zurzeit maximal 40 Prozent der in dem Gas gespeicherten Energie später nutzbar sind.^[2]

Fazit

Als ein, wenn nicht sogar der wichtigste Energieträger überhaupt wird Wasserstoff im deutschen Energiesystem zukünftig eine wichtige Rolle spielen. Das liegt nicht zuletzt an den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in Industrie, Gewerbe, Strom- und Wärmeerzeugung (z.B. Stromspeicher Haus) sowie Mobilität. Zudem birgt Wasserstoff das Potenzial, erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie in großen Mengen zu speichern und zu transportieren. Dies macht ihn zu einem großen Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität.