Partnerschaft für Kavernen-Wasserstoffspeicher

Seit 2023 arbeitet Air Liquide mit Geostock zusammen, einem internationalen Ingenieurbüro und Tochterunternehmen des VINCI-Konzerns, das sich auf unterirdische Energiespeicher spezialisiert hat. Hintergrund der Partnerschaft ist der Wunsch beider Unternehmen, eine Technologie zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in großen Mengen zu entwickeln. Dafür bündeln die beiden Unternehmen ihre Kompetenzen. Große Wasserstoffspeicher für die Zukunft Das […]

von | 28.06.24

© Geostock
© Geostock

Seit 2023 arbeitet Air Liquide mit Geostock zusammen, einem internationalen Ingenieurbüro und Tochterunternehmen des VINCI-Konzerns, das sich auf unterirdische Energiespeicher spezialisiert hat. Hintergrund der Partnerschaft ist der Wunsch beider Unternehmen, eine Technologie zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in großen Mengen zu entwickeln. Dafür bündeln die beiden Unternehmen ihre Kompetenzen.

Große Wasserstoffspeicher für die Zukunft

Das Ziel der Partnerschaft zwischen Geostock und Air Liquide ist ehrgeizig: Ziel ist es, einen Beitrag zur Dekarbonisierung zu leisten, insbesondere in den Bereichen Industrie und Mobilität. Die Verwendung von Wasserstoff ist eine mögliche Lösung. Die Entwicklung der Versorgungskette für dieses Molekül ist daher von entscheidender Bedeutung, wobei der Schwerpunkt auf der Speicherung liegt. Eine interessante Option für einen solchen Speicher im großen Maßstab ist die unterirdische oder geologische Speicherung, wie Jean-Claude Joyeux, Director of Hydrogen Solutions Development bei Air Liquide, erklärt: „Heute wird Wasserstoff an der Oberfläche in flüssiger oder gasförmiger Form und in begrenzten Mengen gespeichert. Derzeit lagern wir etwa 150 Tonnen Wasserstoff pro Standort; bei gasförmigem Wasserstoff können es bis zu 300 Tonnen sein. Wenn die Wasserstoffproduktion zunimmt, werden wir beträchtliche Mengen – Tausende oder sogar Millionen von Tonnen – an verschiedenen Standorten in der Welt speichern müssen. Eine oberirdische Speicherung würde sich nachteilig auf landwirtschaftliche, städtische und industrielle Flächen auswirken. Die unterirdische Lagerung ist daher die beste Option“.

Elodie Zausa, Entwicklungs- und Verkaufsleiterin bei Geostock, stimmt dem zu: „Unterirdische Lösungen ermöglichen es, sehr große Mengen Wasserstoff zu speichern. Eine ausgekleidete Kaverne, also ein Stollen, der von Menschenhand aus dem natürlichen Gestein gegraben und anschließend ausgekleidet wurde, kann beispielsweise zwischen 200 und 1.000 Tonnen Wasserstoff fassen. In einer Salzkaverne können zwischen 5.000 und 10.000 Tonnen gespeichert werden, in einem porösen Medium sogar noch mehr, wobei zu berücksichtigen ist, dass ein einziger Standort je nach Geologie, die auch die zu verwendende Technik bestimmt, aus mehreren Kavernen bestehen kann.

Speicherung von Wasserstoff in ausgekleideten Kavernen

Elodie Zausa ist Entwicklungs- und Verkaufsleiterin bei Geostock

Es gibt mehrere Arten der unterirdischen Energiespeicherung: Salzkavernen, Bergbaukavernen, poröse Medien (erschöpfte Kohlenwasserstofffelder oder Aquifere). Wasserstoff wird bereits in Salzkavernen gespeichert, und Air Liquide betreibt seit 2017 eine dieser Kavernen in den USA. „Salzkavernen sind eine erwägenswerte Lösung, weil die Technologie die bewährteste und kostengünstigste ist“, erklärt Elodie Zausa. „Wir bevorzugen diesen Ansatz, wo immer es möglich ist, aber er erfordert das Vorhandensein von Salzformationen, was nicht unbedingt in allen Regionen gegeben ist. Eine Salzkaverne entsteht, indem eine Salzschicht weggespült wird (indem Wasser über ein Bohrloch in die Salzformation gepresst wird, um sie aufzulösen und einen Hohlraum zu schaffen). Im Allgemeinen befindet sich eine Salzkaverne zwischen 500 und 2.000 Metern unter der Oberfläche und hat ein Volumen von mehreren hunderttausend Kubikmetern.

Um den wachsenden Bedarf an Wasserstoffspeichern zu decken, müssen also andere Lösungen erforscht werden. Die Partnerschaft zwischen Geostock und Air Liquide konzentriert sich auf die Speicherung in ausgekleideten Bergwerkskavernen, eine technologische Lösung, die in Gebieten entwickelt werden kann, in denen es kein Salz gibt. Elodie Zausa fügt hinzu: „Um Wasserstoffgas in großen Mengen speichern zu können, muss es unter hohem Druck gelagert werden. In den unterirdischen Kavernen, die nur einige Dutzend Meter tief sind, beträgt der maximal zulässige Druck jedoch nur wenige Bar (hydrodynamischer Einschluss). Daher muss eine Auskleidung vorgenommen werden, um die Wasserdichtigkeit des Speichers zu gewährleisten. Der Druckwiderstand wird durch das Gestein selbst gewährleistet, das je nach Härte des Gesteins usw. unterschiedlich ist. Granit- und Kalkstein-Hartgestein sind die besten Optionen und ermöglichen einen Druck von mindestens 150 bis 200 bar. Jean-Claude Joyeux erklärt: „Nach dem Ausbruch des Gesteins wird eine Betonschicht aufgebracht, um das Gestein zu glätten und den Einbau der Auskleidung zu ermöglichen, damit die Kaverne wasserdicht ist. Unsere Partnerschaft vereint das Fachwissen von Geostock im Bereich der unterirdischen Speicherung und das Fachwissen von Air Liquide über eine Reihe von wasserstoffverträglichen Materialien.“

Eine sichere Lösung

Jean-Claude Joyeux, Direktor für die Entwicklung von Wasserstofflösungen bei Air Liquide,

Die unterirdische Speicherung hat zahlreiche Vorteile, angefangen bei der geringen CO2-Bilanz und den möglichen Größenvorteilen. Auch die Sicherheit dieser Lösung, die nur minimale Risiken birgt, ist ein echter Pluspunkt, wie Jean-Claude Joyeux betont: „Wasserstoff ist das leichteste Gas im Universum. Um effizient genutzt werden zu können, muss es verflüssigt oder komprimiert werden. Wenn Gase unter hohem Druck gelagert werden, besteht das Hauptrisiko darin, dass der Behälter, in dem sie gelagert werden, explodiert. Bei der Lagerung in 200 Metern Tiefe in einer unterirdischen Kaverne ist es zwar denkbar, dass das Gas entweicht, aber es besteht keine Explosionsgefahr.“

Ein weiterer Vorteil liegt in den möglichen Standorten für unterirdische Speicher. „Unterirdische Speicheranlagen können fast überall installiert werden“, sagt Elodie Zausa. „Wenn es keine Salzformationen gibt, ist die Alternative für die Speicherung großer Mengen Wasserstoff entweder ein poröses Medium oder eine ausgekleidete Kaverne im Bergbau.“

Trotz der vielen Vorteile hat die unterirdische Speicherung auch einen Nachteil, nämlich die Menge an Gestein, die nach dem Aushub recycelt werden muss. Doch Elodie Zausa bleibt positiv: „An einigen Standorten haben wir bereits Kunden, die diese Gesteine für den Bau von Straßen, die Verstärkung von Deichen und vieles mehr verwenden möchten!“ Derzeit wird eine Reihe von Projekten analysiert, und das erste soll 2026 in Angriff genommen werden. Sobald die Planungs- und Genehmigungsphase abgeschlossen ist, werden die Bauarbeiten für das Projekt drei bis vier Jahre dauern. Durch diese Partnerschaft wird Air Liquide in der Lage sein, eine groß angelegte Speicherlösung für Wasserstoff und eine Alternative zur Salzspeicherung zu finden.

„Wir teilen die technischen und finanziellen Risiken der Entwicklung dieser Technologie. Als Partner wollen wir gemeinsam schneller und weiter vorankommen, die Kosten optimieren und diese Technologie so schnell wie möglich zugänglich machen“, so Elodie Zausa abschließend.

In den kommenden Jahren wird die Entwicklung dieser neuen Speicherlösungen angesichts der steigenden Nachfrage nach Wasserstoff immer wichtiger werden. Air Liquide plant daher, seine Produktionskapazität bis 2030 auf 3 GW zu erhöhen.

Bildquelle, falls nicht im Bild oben angegeben:

Jetzt Newsletter abonnieren

Brennstoff für Ihr Wissen, jede Woche in Ihrem Postfach.

Hier anmelden

H2-Projekte in Ihrer Region

Mehr als 300 Wasserstoff-Projekte in Deutschland und Europa

Hier geht's zur interaktiven Karte

Siemens digitalisiert 100-MW-Wasserstoffanlage in Portugal
Siemens digitalisiert 100-MW-Wasserstoffanlage in Portugal

Der Technologiekonzern Siemens AG digitalisiert die geplante 100-MW-Anlage „GalpH2Park“ des Energieunternehmens Galp Energia SGPS S.A. im portugiesischen Sines. Mithilfe eines digitalen Prozesszwillings soll die Hydrogen Performance Suite (HPS) die Produktionsplanung und den Energieeinkauf optimieren. Laut Siemens sind dadurch Energieeinsparungen von bis zu 15 Prozent möglich. Nach eigenen Angaben wird die Anlage eine der größten Anlagen für erneuerbaren Wasserstoff in Europa sein.

mehr lesen
Tesa bezieht Wasserstoff von EWE aus Emden
Tesa bezieht Wasserstoff von EWE aus Emden

Der Energieversorger EWE AG und der Klebeband-Hersteller Tesa SE haben Anfang Oktober einen Liefervertrag über jährlich 500 Tonnen erneuerbaren Wasserstoff unterzeichnet. Ab 2028 soll der H2 aus Emden das Tesa Werk Hamburg versorgen und die CO2-Emissionen dort um rund 6.000 Tonnen pro Jahr senken. Eingesetzt werden soll der Wasserstoff im Werk für die Dampferzeugung.

mehr lesen
„Die technische Machbarkeit ist nachgewiesen, die größte Herausforderung liegt im Markthochlauf“
„Die technische Machbarkeit ist nachgewiesen, die größte Herausforderung liegt im Markthochlauf“

Vom Abgassystem zur Brennstoffzelle: Purem by Eberspächer bringt seine Erfahrung aus der Akustik- und Abgasreinigungstechnik gezielt in den Wasserstoffbereich ein. Im Interview erklärt Patrick Schaller, Product Director für Wasserstoffanwendungen und -komponenten, wie der De-Hydrator die Dampfbildung an Brennstoffzellenfahrzeugen reduziert und wie der Hydrogen Recirculation Blower (HRB) durch Rezirkulation von Wasserstoff die Effizienz steigert. Beide Technologien haben bereits erste Praxistests bestanden. Ende Oktober präsentiert Purem by Eberspächer beide Lösungen live auf der Hydrogen Technology World Expo in Hamburg.

mehr lesen

H2 Talk

„Die technische Machbarkeit ist nachgewiesen, die größte Herausforderung liegt im Markthochlauf“
„Wir wollen e-Fuels vom teuren Nischenprodukt zu einer wettbewerbsfähigen Lösung entwickeln“
„Der Mittelstand ist das Kraftwerk unserer Wirtschaft"

Publikationen

Gasqualitäten im veränderten Energiemarkt

Gasqualitäten im veränderten Energiemarkt

Erscheinungsjahr: 2020

Das Werk umfasst eine Sammlung praxisorientierter Fachbeiträge aus den Zeitschriften gwf Gas + Energie, PROZESSWÄRME und „gwi – gaswärme international“, die den Lesern einen Überblick über die Neuerungen, die sich für Gasanwender und -versorger aus ...

Zum Produkt

Erneuerbarer Wasserstoff mit Solar-Wind-Hybridkraftwerken

Erneuerbarer Wasserstoff mit Solar-Wind-Hybridkraftwerken

Autor: Raphael Niepelt, Rolf Brendel

Grüner Wasserstoff ist ein Schlüsselelement für die Transformation und Defossilierung des Energiesystems. Mit der Nationalen Wasserstoffstrategie hat sich die Politik klar zu grünem Wasserstoff bekannt, wobei der Bedarf vor allem über Importe aus ...

Zum Produkt

Wasserstoffeinspeicherung mit  bestehenden Erdgasverdichtern

Wasserstoffeinspeicherung mit bestehenden Erdgasverdichtern

Autor: Johann Lenz und Patrick Tetenbor

Zur Verdichtung von Wasserstoff mit bestehenden Erdgasverdichtern wird sich aufgrund verschiedener Parameter eine neue Ära der Kolbenverdichter entwickeln. Um aus schwingungstechnischer Sicht weiterhin einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, sind ...

Zum Produkt