Wasserstoff speichern: Möglichkeiten im Überblick

Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Denn er lässt sich mit regenerativen Energien herstellen und kann mit einer Brennstoffzelle im Wärme-, Strom- und Mobilitätssektor eingesetzt werden. Voraussetzung für eine hohe Versorgungssicherheit ist es jedoch, Wasserstoff speichern zu können. Welche Möglichkeiten es gibt, zeigt der folgende Überblick.

Möglichkeiten zum Wasserstoff speichern

Heute gibt es verschiedene Möglichkeiten, mit denen sich der Energieträger bis zu seiner Verwendung lagern lässt. Neben dem Wasserstoff speichern in Druck- oder Flüssiggasbehältern kommen dabei auch alternative Lösungen zum Einsatz. Ein Beispiel dafür ist die Speicherung in Form chemischer Verbindungen oder in porösen Materialien.

Druckflaschen zum Wasserstoff speichern

Wasserstofflagerung in Druckspeichern

In sogenannten Druckwasserstoffspeichern wird der Energieträger unter hohem Druck in gasförmiger Form eingelagert. Auf diese Weise lässt sich sein Volumen reduzieren, sodass er in großen Mengen speicherbar ist. Mit Drücken von bis zu 800 bar kommen zum Wasserstoff speichern allein zylindrische oder kugelförmige Behälter zum Einsatz. In diesen verteilen sich die Kräfte gleichmäßig und Spannungen im Material werden vermieden. Zum Vergleich: Der Druck in einem Autoreifen beträgt nur zwei bis drei bar. Hergestellt wird der hohe Druck mithilfe von Kompressoren, die zum Einlagern rund 12 Prozent des Energieinhaltes vom Wasserstoff verbrauchen.

Geht es um die Speicherung größerer Wasserstoffmengen, kommen alternativ auch unterirdische Speicherstätten wie Salzkavernen-Speicher zum Einsatz.

Wasserstoffspeicher für flüssige Stoffe

Neben der Speicherung unter hohem Druck lässt sich der Energieträger auch in flüssiger Form einlagern. Damit das funktioniert, wird er zunächst auf eine Temperatur von unter – 200 Grad Celsius gekühlt. Dabei wechselt das Gas seinen Aggregatzustand und das Wasserstoff speichern funktioniert unter geringem Druck in flüssiger Form.

Während das zu einer geringeren Reaktivität und einer besonders hohen Dichte führt, gilt vor allem der hohe Energieverbrauch der Kühlung als Nachteil. Denn je nach Methode kann dieser mehr als 40 Prozent des Energieinhaltes des Wasserstoffs ausmachen. Ein weiterer Nachteil ist die aufwendige Isolierung, die wie bei einer Thermoskanne zum Teil aus einer Vakuumschicht besteht. Ohne einen entsprechenden Schutz vor einströmender Wärme verdampft der Wasserstoff im Behälter und der Druck würde steigen. Damit sich das vermeiden lässt, ist das Gas in regelmäßigen Abständen abzulassen. Experten sprechen dabei von sogenannten Abdampf- oder Boil-Off-Verlusten.

Für spezielle Anwendungen lassen sich Druck- und Flüssigspeichertechnik kombinieren. Mit Temperaturen von unter – 200 Grad Celsius und Drücken von bis zu 1.000 bar kann der Stoff dabei sehr platzsparend gelagert werden. Wichtig zu wissen ist jedoch, dass sich dabei auch die Nachteile beider Lösungen überlagern.

Metallhydridspeicher für chemische Verbindung

Ein großer Nachteil beim Wasserstoff speichern ist die aufwendige Technik. So ist der Energieträger für Druckspeicher nicht nur zu verdichten. Auch die Behälter müssen Zuständen von 200 bis 800 bar stand halten.

Eine Alternative stellen sogenannte Metallhydridspeicher dar. Diese funktionieren auch bei geringerem Druck und können fünfmal mehr elektrische Energie bevorraten als ein Blei-Akkumulator mit dem gleichen Gewicht. Auch im Vergleich zu Flüssigtanks bietet die Technik, bei der Wasserstoff in die Lücken eines Metallgitters eingelagert wird, ein größeres Potenzial. Um viel Wasserstoff speichern zu können, werden jedoch schwere und teure Elemente benötigt. In der Praxis kommen sie daher allenfalls in Nischenanwendungen wie U-Booten zum Einsatz.

Speicherung in porösen Materialien

Eine weitere Lösung zum Wasserstoff speichern bieten hochporöse Materialen wie Zeolithe, Karbon-Röhrchen oder Aktivkohle. Damit diese den Energieträger aufnehmen, ist jedoch eine Temperatur von rund -200 Grad Celsius nötig. Genau wie bei einem Flüssigspeicher ist das mit einem hohen Energieverbrauch und einer aufwendigen Isoliertechnik verbunden. Um die Nachteile auszugleichen, sind Forscher auf der Suche nach Materialien, die den Stoff bei höheren Temperaturen aufnehmen. Dann allerdings mit einer geringeren Energiedichte.

Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Wasserstoff speichern ist heute in verschiedenen Varianten möglich. Beispiele dafür sind die gasförmige Bevorratung unter hohem Druck, die flüssige Lagerung bei niedrigen Temperaturen oder die chemische Speicherung in sogenannten Metallhydridspeichern.

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