Mit ehemaligen Salzkavernen in die Zukunft der Energiewende

Gastautor Portrait

Stefan Bergander und Florian Thamm

HYPOS e.V.
31. Januar 2019

Mit dem Ausbau der Kapazitäten für Erneuerbare Energien wie Wind, Sonne und Biomasse steigt der Bedarf an Energiespeichern. Nur durch ein flexibles Netz an Speichermöglichkeiten kann das Angebot an Erneuerbaren für einen zeitlich verzögerten Verbrauch nutzbar gemacht werden. Die Energiewende kann nicht ohne ausreichende Technologien zur Energiespeicherung gelingen.

Energiespeicherung mit Wasserstoff

Die HYPOS-Wertschöpfungskette
HYPOS-Wertschöpfungskette

Grafik: HYPOS e.V.

Eine Möglichkeit zur saisonalen Energiespeicherung bietet Wasserstoff. Mithilfe von Power-to-Gas können große Mengen Wasserstoff aus erneuerbarem Strom und Wasser erzeugt werden. Diese Energie kann langfristig in unterschiedlichsten Anlagen gespeichert werden. Neben klassischen Behältern eignen sich insbesondere Salzkavernen für die Speicherung von extrem großen Mengen Wasserstoff im Untergrund.

Im HYPOS-Projekt H2-Forschungskaverne entwickelt ein Konsortium aus DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH, VNG Gasspeicher GmbH, ONTRAS Gastransport GmbH, Fraunhofer IWMS und dem Institut für Gebirgsmechanik GmbH einen solchen Wasserstoffgroßspeicher. Hierfür steht eine Salzkaverne der VNG in Bad Lauchstädt (Sachsen-Anhalt) zur Verfügung. Bei vollständiger Aussohlung verfügt die Kaverne ein potenzielles Fassungsvermögen von über 50 Mio. Nm³ Arbeitsgas. Wenn die Anlage fertiggestellt ist, handelt es sich um die größte Speicheranlage für Grünen Wasserstoff weltweit. Zukünftig soll am Standort neben dem Großspeicher ein Windpark und ein entsprechend dimensionierter Elektrolyseur mit ca. 30 MW Leistung errichtet werden. „Durch sein Betriebskonzept kann der Speicher nach Bedarf zwischen Ein- und Ausspeicherung wechseln und eignet sich damit hervorragend für fluktuierende Erzeugungskapazitäten“, erklärt Prof. Dr. Krause, seines Zeichens Verbundkoordinator und Geschäftsführer des DBI. Die Wasserelektrolyse in Kombination mit dem Untergrundgasspeicher ist damit eine Möglichkeit, aus dem fluktuierenden Angebot der Erneuerbaren eine versorgungssichere Energiequelle zu machen.

Sektorenkopplung mit Wasserstoff

Brennstoffzellenfahrzeuge bieten insbesondere im Schwerlastverkehr technologische Vorteile gegenüber reinen Elektrofahrzeugen.

Stefan Bergander und Florian Thamm

Für die Nutzung des Grünen Wasserstoffes bestehen ganz unterschiedliche Optionen. Zunächst ist geplant, die Kaverne über eine ehemalige Erdgaspipeline mit dem nahe liegenden, rund 150 km langen Wasserstoffpipelinenetz der Linde AG zu verbinden. Bereits heute werden in HYPOS-Projekten das Erdgasnetz auf Wasserstoffverträglichkeit und Sicherheitsbestimmungen überprüft und Lösungen zur Anpassung und Umwidmung des Erdgasnetzes auf Grünen Wasserstoff erarbeitet.

Über das Wasserstoffnetz werden seit vielen Jahren die regionalen Verbraucher und Produzenten miteinander verbunden. Allein im Mitteldeutschen Chemiedreieck liegt der Jahresverbrauch bei 3,6 Mrd. Nm³ Grauer Wasserstoff. Ganz im Sinne der Sektorenkopplung ermöglicht der Grüne Wasserstoff die Bedarfe der Industrie zumindest zu einem Drittel mit Erneuerbaren Energien zu dekarbonisieren. Hierfür kommen insbesondere Raffinerien, die chemische Industrie (Ammoniak, Methanol) aber auch kleinere Gewerbe wie die Glasindustrie in Frage.

Außerdem kann Grüner Wasserstoff als Treibstoff für den Verkehrssektor in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt werden. In der HYPOS-Region existieren bereits mehrere Wasserstofftankstellen. Zahlreiche weitere sind in Bau oder Planung. Brennstoffzellenfahrzeuge bieten insbesondere im Schwerlastverkehr technologische Vorteile gegenüber reinen Elektrofahrzeugen. Es werden vergleichbare Tankzeiten und Reichweiten wie bei konventionellen Fahrzeugen erreicht. Auch für die Energieversorgung ist Grüner Wasserstoff eine attraktive Option um Wärme und Strom bereitzustellen. HYPOS entwickelt im Projekt H2-Home und H2-Netz entsprechende Anlagen. Bei H2-Home wird ein integriertes Versorgungskonzept mittels eines PEM-basierten H2-BHKW entwickelt. Das Projekt H2-Netz forscht an speziellen kostengünstigen Kunststoffrohren um zukünftig die Bereitstellung von Grünem Wasserstoff in engmaschigen Verteilnetzen zu ermöglichen.

Wasserstoffinitiative HYPOS

HYPOS-Projektübersicht
HYPOS-Projektübersicht

Grafik: HYPOS e.V.

Das Projekt H2-Forschungskaverne ist ein Leitprojekt der Wasserstoffinitiative HYPOS, ein in Ostdeutschland angesiedeltes bundesweit aktives Netzwerk für Grünen Wasserstoff. HYPOS wird hierfür vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen von „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ mit 45 Millionen Euro gefördert. Seit 2013 konnten mit diesen Mitteln über 25 Forschungsprojekte initiiert werden (siehe die Grafik Projektüberischt). Diese erforschen alle Aspekte entlang der Wertschöpfungskette von Grünem Wasserstoff. Dazu gehören Strombereitstellung, chemische Umwandlung, Speicherung und Transport, Verwertung und Vertrieb, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit. Um die Technologie erfolgreich an den Markt bringen zu können, bündelt HYPOS hierfür die Kompetenzen von rund 100 Partnern aus Industrie, klein- und mittelständischen Unternehmen sowie der Forschung in ganz Deutschland.

Zu den Leistungen des Netzwerkes gehört bspw. die Erhöhung der Sichtbarkeit des Themas bei Politik und Wirtschaft. Durch die Vernetzung mit anderen Initiativen in ganz Europa können Positionen gebündelt und Entscheidungsträger gezielt angesprochen werden. HYPOS ist regelmäßiger Teilnehmer und Gast bei Fachveranstaltungen und Messen und präsentiert Forschungsergebnisse und die Region. Daneben lädt das Netzwerk einmal pro Jahr zum zweitägigen HYPOS-Forum und bietet damit Anwendern und Interessierten eine Plattform für Diskussionen und Vorträge rund um Grünen Wasserstoff. Alle Mitglieder werden regelmäßig über einen Newsletter und den Webblog über aktuelle Entwicklungen am Markt informiert.

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