Wasserstoff – Energieträger der Zukunft

Wasserstoff ist essenzieller Grundbaustein unseres Universums: Gebunden kommt er in sämtlichen lebenden Organismen vor – und birgt dabei enormes Potenzial: Er ist ausgezeichneter Energieträger, mit dem sich Strom aus Wasser erzeugen lässt. Sein Potenzial eines perfekten Energiespeichers verdankt er seiner Vielseitigkeit, die auch Polymerspezialist REHAU bewegt.

Wasserstoff mit dem chemischen Zeichen ‚H‘ ist das erste und leichteste Element im Periodensystem und verfügt über einen sehr hohen Energiegehalt. Das Gas kommt in der Natur nicht in reiner Form sondern stets chemisch gebunden vor. Die größten Mengen finden sich im Wasser, H2O. Zerlegt man dieses in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff, kann man den erzeugten Wasserstoff zunächst speichern und bei Bedarf entweder zur stationären Strom- und Wärmeerzeugung verbrennen bzw. in Brennstoffzellen umwandeln oder als Kraftstoff in Fahrzeugtanks füllen. Und der gewichtsbezogene Energiewert überzeugt: 1 kg Wasserstoff enthält ebenso viel Energie wie 2,1 kg Erdgas oder 2,8 kg Benzin.

Auch für Polymerspezialist REHAU ist Wasserstoff ein packendes Thema: Die Entwicklung eines Wasserstofftanks für die Mobilität der Zukunft.

Ralf Winterling, Technischer Leiter Infrastruktur bei REHAU, ist sich sicher, dass dem Wasserstoff in Zukunft eine wichtige Rolle als Energiespeicher zukommen wird. Aktuell bergen seiner Meinung nach drei Technologien große Hoffnungen. „Pumpspeicherkraftwerke sind in Deutschland kaum weiter ausbaubar. Aber in Ländern wie der Schweiz, Österreich oder Norwegen wird diese in Zukunft noch stärker genutzt werden. Enormes Potenzial haben sicher auch Wärmespeicher für die ‚Power-To-Heat‘-Technologie, um überschüssigen Strom in Wärme umzuwandeln und zu speichern.“ In Braedstrup, Dänemark, in Crailsheim, Deutschland, und in Drake Landing, Kanada, hat REHAU saisonale Erdsondenwärmespeicher gebaut. Das Erdreich wird dabei als Speichermedium genutzt: In einer Tiefe von gut 50 Metern lassen REHAU Erdwärmesonden solar aufgeheiztes Wasser bei bis zu 85ºC zirkulieren. Das die Sonden umgebende Erdreich erwärmt sich und erzeugt einen gigantischen Wärmespeicher; diese Wärme wird im Winter zurück in das zirkulierende Wasser geleitet. In Braedstrup sind über das Fernwärmenetz 1.200 Häuser sowie öffentliche Gebäude und Industriebetriebe angeschlossen. Die im Erdreich gespeicherte Wärme kann auch von Kraftwerken bzw. Industrieprozessen stammen.

Auch Wasserstoffspeicher für die ‚Power-To-Gas‘-Technologie werden, so Winterling, künftig eine wichtige Rolle einnehmen. In Argentinien arbeitet REHAU derzeit an einem Wasserstoffspeicher, der 2014 in Betrieb gehen soll. Strom aus erneuerbaren Energien wird in Wasserstoff oder synthetisches Erdgas umgewandelt und im Erdgasnetz oder in unterirdischen Kavernen gespeichert. Spezielle Mehrschichtrohre sollen hunderttausende Kubikmeter hundertprozentiges Wasserstoffgas unterirdisch transportieren. Die Idee, Wasserstoff als Speichermedium für überschüssig produzierten Strom zu nutzen, ist keineswegs neu. Ohne Wasserstoff wäre ein Flug ins All undenkbar; seit den 60er Jahren ist das Gas der Treibstoff der Raumfahrt. „Wir verstehen die Energiewende als Chance, die wir nutzen wollen. Deutschland hat sich positioniert und will weg von fossilen Brennstoffen. Weltweit erleben wir einen enormen Zuwachs an erneuerbaren Energien im Mix“, erläutert Winterling. „Eine adäquate Speicherung erneuerbar erzeugter Energie ist dabei unerlässlich. Ein wichtiger Baustein ist sicherlich Wasserstoff.“

Pipelines des Erdgasnetzes können für die Einspeisung von Wasserstoff genutzt werden. Die Herausforderung dabei: Permeation, also die Diffusion des sehr kleinen und flüchtigen Wasserstoff-Moleküls durch polymere Wandungen, durch Sperrschichten verhindern. REHAU forscht an der Entwicklung eines ‚wasserstofftauglichen Rohrsystems‘, durch Sperrschichten wird die Permeation unterbunden.

Letztlich werde sich, so Ralf Winterling, ein Mix aus den drei Technologien ergeben. „Je nach Systemkosten werden sie Daseinsberechtigung haben.“ Welche Anlage sich wo findet, würde auch von örtlichen Gegebenheiten abhängen. „Wasserstoff hat den großen Vorteil, dass er sich neben der Strom- und Gasversorgung auch für die Mobilität eignet. Er ist damit am universellsten“, so Winterling. Besonders zum Tragen kommt das enorme Potenzial von Wasserstoff im Zusammenhang mit den erneuerbaren Energien. Durch Wind- oder Solarstrom erzeugter Wasserstoff wäre „grünes Erdöl“: Unbegrenzt vorhanden bzw. erneuerbar und völlig emissionsfrei in der Verwendung als Kraft- oder Brennstoff.

Ansprechpartner:

Ralf Winterling

ralf.winterling@rehau.com

Technischer Leiter ‘Traffic Route Engineering’
Seit 2001 im Geschäftsfeld BAU für REHAU tätig
Seit 2011 betreut er vorrangig Neuentwicklungen zum Themengebiet „Energiewende“ (Thermische Aktivierung von Tunneln, erdverlegte Höchstspannungskabel und Wärme- bzw. Wasserstoffspeicher)