Wasserstoff als Energiespeicher

Wasserstoff ist ein geeigneter Speicher für Energie. Er kann bei Überdeckung, also wenn ein Überschuss an regenerativen Energien vorliegt erzeugt werden und bei Unterdeckung, also wenn zu wenig regenerative Energie verfügbar ist wieder verstromt werden.

 

Ist Wasserstoff für mich als Privatperson ein geeigneter Energiespeicher?

 

  • Speicher für Wasserstoff sind in ihrer Anschaffung, ihrer Wartung und den notwendigen Sicherheitseinrichtungen aufwendig.
  • Die speicherbare Energie bezogen auf den notwendigen Platzbedarf ist bei privaten Haushalten gering.
  • Wasserstoff ist ein hochentzündliches Gas, ähnlich wie Propan oder Erdgas und somit ist die Frage des Versicherungsschutzes aufgrund von Wasserstoff bzw. den Speichern bei privater Nutzung vorher mit dem Versicherer zu klären.

Wie kann man Wasserstoff erzeugen?

 

Wasserstoff wird meist durch Elektrolyseure erzeugt. Diese spalten Wasser in die atomaren Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff auf. Oftmals produzieren die Elektrolyseure, preislich mit dem Brennstoffzellensystem vergleichbar, wesentlich weniger Wasserstoff als die Brennstoffzelle in der gleichen Zeit verbrauchen würde. Daher der oben genannte Ansatz Überschussenergie zu nutzen und den Wasserstof zu speichern.

 

Wie kann man Wasserstoff speichern?

  1. Druckgasflaschen,
  2. Metallhydridspeicher

 

Was unterscheidet die Speicher voneinander?

 

  1. Das Druckniveau mit welchem der Energieträger Wasserstoff eingespeichert wird.
  2. Die Art wie der Energieträger Wasserstoff eingespeichert wird.
  3. Die Geschwindigkeit mit dem der Energieträger ein- bzw. ausgelagert werden kann. Dies ist durch die Art des Speichers definiert.

In Druckgasflaschen wird Wasserstoff meist mit einem Druck von 200, 300, bzw. 500 oder 700bar eingelagert. Im Gegensatz hierzu wird in Metallhydridspeichern eher mit geringen Drücken, bis üblicher Weise 50bar, gearbeitet. Diese Unterschiede resultieren aus den verschiedenen Arten der Einlagerung nämlich zum einen der unter Druck und zum anderen der chemnischen Einlagerung.

Bei der chemischen Einlagerung wird die Kapazität nicht durch den Druck bestimmt sondern durch die Aufnahmefähigkeit des bindenden Mediums. Dies ist vergleichbar mit einem Schwamm der Wasser aufnimmt. Damit ergeben sich auch die verschiedenen Geschwindigkeiten mit dem der Energieträger eingelagert bzw. entnommen werden kann. Da diese Metallhydridspeicher teuer sind erfordern diese Speicher Wasserstoff mit hoher Reinheit. Sofern Wasserstoff geringer Reinheit eingelagert wird verblieben die Additive in den Speichern und reduzieren über die Nutzungsdauer die vefügbare Kapazität.

 

Wie kann man Wasserstoff wieder in Strom wandeln?

Um aus Wasserstoff Strom zu erzeugen existieren mehrere Möglichkeiten. Die gängigen sind:

  1. Verbrennung in einem Motor der mit einem Generator gekoppelt ist,
  2. Verbrennen in einer Turbine mit Generator,
  3. Nutzung einer Brennstoffzelle.
    • Wassergekühlte Brennstoffzellen können auch zur Auskopplung der Wärme genutzt werden,
    • Luftgekühlte Brennstoffzellen dienen meist nur der Stromerzeugung.

 

Bekannte Brennstoffzellen sind:

  1. Jupiter (ein 2500W System mit luftgekühltem Stack)
FC42 Fuel Cell operating system
FC42 Prozessmodul zum Betrieb mit einem Stack der Firma Schunk. / FC42 process module for the operation of a Schunk fuel cell stack.

2. FC 42 (ein wassergekühltes System der Fa. Schunk mit einzelnen Brennstoffzellen die je 360W besitzen). Das System aus dem Hause Heliocentris besitzt neben dem Prozessmodul, welches alle notwendigen Komponenten für die Versorgung und den Btrieb umfasst ein Kontrollmodule welches die Steuerung und die Schnittsellen zum PC beinhaltet.

Es handelt sich um ein On-Desk System, welches sehr gut zur Anschauung und Demonstration geeignet ist. Sein Zweck ist aber die Einbringung weiterer Sensoren die zwischen dem Prozessmodul und dem Brennstoffzellenstack in die elektrischen als auch die Medienverbindungen eingebracht werden können und somit der Lehre und Untersuchung von Brennstoffzellen dient.

 

3. PICEA - Brennstoffzellenheizgerät der Berliner HomePowerSolutions. Dieses Produkt kann die Autarkie von Einfamilienhäuser erhöhen bzw. herstellen aber auch als netzgekoppelter Energiespeicher dienen.

 

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