Für die Energiewende ist die Speicherung von Wasserstoff entscheidend. Sie ermöglicht einen Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch. Durch ihre hohe Kapazität können Wasserstoffspeicher saisonale Schwankungen erneuerbarer Energien ausgleichen und Engpässe überbrücken. Speicher sind also für die Stabilität eines Energiesystems entscheidend und tragen wesentlich zur Versorgungssicherheit bei.
Wasserstoff kann sowohl unter- als auch oberirdisch gespeichert werden. Daraus ergeben sich vier mögliche Formen von Wasserstoffspeichern:
- Salzkavernen
- Porenspeicher
- Gasometer
- Kugelspeicher
Die Wahl des Speichertyps hängt von lokalen Gegebenheiten, der benötigten Kapazität und dem Einsatzzweck ab.
Salzkaverne
Aufbau einer Salzkaverne zur Wasserstoffspeicherung (© Uniper)
Salzkavernen sind unterirdische Hohlräume in Salzstöcken, die sich zur Speicherung großer Mengen Wasserstoff eignen. Mit einem Fassungsvermögen von bis zu mehreren Hunderttausend Kubikmetern bieten sie ideale Bedingungen für die Langzeitspeicherung. Die Technik ist bereits aus der Erdgasspeicherung bekannt und wird nun für Wasserstoff adaptiert.
In Deutschland gibt es mehrere Regionen mit Salzkavernen, die potenziell für die Wasserstoffspeicherung genutzt werden könnten:
- Niedersachsen: Große Salzstockvorkommen, besonders im Raum Wilhelmshaven und Etzel.
- Schleswig-Holstein: Kavernenspeicher in Heide und Kiel.
- Sachsen-Anhalt: Salzstrukturen im Raum Bernburg.
- Thüringen: Kavernenspeicher in Bad Lauchstädt.
- Mecklenburg-Vorpommern: Potenzielle Standorte in der Region Waren/Müritz.
Porenspeicher
Aufbau eines Porenspeicher zur Wasserstoffspeicherung (© Uniper)
Porenspeicher sind natürliche unterirdische Gesteinsformationen, die sich zur Speicherung enormer Wasserstoffmengen eignen. Oftmals handelt es sich dabei um erschöpfte Erdgas- oder Erdölfelder, die über ein Speichervolumen von bis zu mehreren Millionen Kubikmetern verfügen. Eine Herausforderung besteht in der möglichen Verunreinigung des Wasserstoffs durch Restgase oder Mineralien.
Potenziell könnte man Porenspeicher in folgenden Orten in Deutschland für die Speicherung von Wasserstoff nutzen:
- Niedersachsen: Rehden, Etzel
- Bayern: Bierwang, Breitbrunn
- Brandenburg: Rüdersdorf
- Sachsen-Anhalt: Altmark
- Thüringen: Allmenhausen
Gasometer Pforzheim (© Wikimedia/Xocolatl, Pforzheim Gasometer abends, CC BY-SA 4.0)
Gasometer
Gasometer sind oberirdische zylindrische Stahlbehälter, die für die kurz- bis mittelfristige Speicherung von Wasserstoff genutzt werden können. Sie verfügen typischerweise über eine Kapazität von 10.000 bis 200.000 Kubikmetern. Durch das bewegliche Dach haben Gasometer oft ein variables Volumen. Dieses ermöglicht eine flexible Einsetzbarkeit und schnelle Verfügbarkeit bei Bedarfsspitzen.
Diese Art der Gasspeicher sind eher in städtischen Gebieten zu finden:
- Nordrhein-Westfalen: Oberhausen, Duisburg
- Berlin: EUREF-Campus
- Sachsen: Leipzig-Connewitz
- Hamburg: Gaswerk Grasbrook (historisch)
- Saarland: Saarbrücken
Kugelspeicher
Gaskugelspeicher Freiburg (© Thomas Kunz)
Kugelspeicher sind oberirdische, sphärische Druckbehälter, die sich für die kurzfristige Speicherung von Wasserstoff eignen. Mit einem typischen Volumen von 1.000 bis 5.000 Kubikmetern verfügen sie eher über ein geringes Fassungsvermögen. Ihre Kugelform gewährleistet ein optimales Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was Materialkosten und Wärmeverluste minimiert. Im Vergleich zu Gasometern sind Kugelspeicher kompakter und können höhere Drücke bis zu 20 bar aufnehmen. Kugelspeicher sind häufiger in industriellen Umgebungen an Industriestandorten, Häfen oder entlang von Wasserstoff-Pipelines zu finden. Sie eignen sich besonders für die Zwischenspeicherung in Produktions- und Verteilungsprozessen.
Mögliche Standorte für Wasserstoff-Kugelspeicher in Deutschland:
- Hamburg: Im Hafen, als Teil der geplanten Wasserstoff-Infrastruktur
- Leuna, Sachsen-Anhalt: Am Chemiestandort, wo bereits Wasserstoffproduktion stattfindet
- Brunsbüttel, Schleswig-Holstein: Im Industriegebiet, nahe dem geplanten LNG-Terminal
- Duisburg, Nordrhein-Westfalen: Im Stahlwerk von ThyssenKrupp, für die Wasserstoff-basierte Stahlproduktion
- Ingolstadt, Bayern: Bei der Raffinerie, als Teil der Wasserstoff-Mobilitätsstrategie
Herausforderungen
Die Errichtung von Großspeichern erfordert hohe Investitionskosten und nimmt sehr viel Zeit in Anspruch. Zudem sind für die Speicherung von Wasserstoff oft technische Anpassungen bestehender Infrastrukturen notwendig, was zusätzliche Kosten und Aufwand verursacht.
Ein weiterer Nachteil ist die hohe Standortabhängigkeit von Infrastrukturen zur Wasserstoffspeicherung. So ist nicht jeder Ort geologisch für die Einrichtung von Kavernen- oder Porenspeichern geeignet, was die Auswahl möglicher Standorte stark einschränkt.
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