Zukunftstechnologie der Solarenergie: Wasserstoffspeicher

Die neue Ära der Energiespeicherung: Wasserstoff

Wasserstoffspeicher gelten als revolutionäre Alternative zur herkömmlichen Speicherung von elektrischer Energie. Durch ihre umweltfreundliche und nachhaltige Natur sind sie für viele Experten die Speichertechnologie der Zukunft. Der Prozess basiert auf der Umwandlung von Energie in Wasserstoff, und bei der chemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff wird die zuvor gespeicherte Energie wieder freigesetzt.

Diese Technologie, insbesondere in Kombination mit erneuerbaren Energien, kann zur nachhaltigen Entwicklung beitragen, obwohl sie eine neue Infrastruktur benötigt.

Vision für die Photovoltaik im Jahr 2035: Stromüberschüsse: Zwischenspeicherung, Export oder Umwandlung in Wasserstoff

– Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Nachhaltigkeit von Wasserstoff: Ein kritischer Blick

Seit den Anfängen der Photovoltaiktechnologie gibt es eine Herausforderung: Solarstrom ist nur verfügbar, wenn die Sonne scheint. Batteriespeicher für PV-Anlagen boten eine vorläufige Lösung, indem sie eine Energieversorgung für mehrere Tage sicherstellten. Diese sind jedoch kostspielig, haben eine begrenzte Lebensdauer und sind nicht immer umweltfreundlich.

Wasserstoffspeicher stellen eine hoffnungsvolle Alternative dar, in der der Überschuss an Solarstrom während der sonnenreichen Monate gespeichert und an sonnenarmen Tagen genutzt werden kann. Schauen wir uns diese Zukunftstechnologie genauer an:

Wasserstoffspeicher und Brennstoffzellen

Die Technologie der Wasserstoffspeicher basiert auf Brennstoffzellen. Wasserstoff, das häufigste Element auf der Erde, kann sowohl in gasförmiger als auch in flüssiger Form gelagert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. Obwohl Wasserstoff ein hohes Gefahrenpotential durch seine hohe Entzündlichkeit aufweist, wird er immer wichtiger, nicht nur als Langzeitspeicher für Solarstrom, sondern auch als Batteriealternative in Elektrofahrzeugen und Solarautos.

Funktionsprinzip eines Wasserstoffspeichers

Ein Wasserstoffspeicher erfordert zwei chemische Prozesse: Die Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff und die Rückumwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie. Beide Prozesse finden in einer Brennstoffzelle statt. In dieser reagieren Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser und produzieren dabei Strom und Wärme, die beide genutzt werden können.

Um Energie in Form von Wasserstoff zu speichern, wird Wasser durch Solarstrom in seine Bestandteile, Sauerstoff und Wasserstoff, zerlegt (Elektrolyse). Der so gewonnene Wasserstoff wird gespeichert und kann bei Bedarf mit dem Sauerstoff in der Luft reagieren, um wieder Energie zu erzeugen.

Brennstoffzelle und Elektrolyse

Vorzüge eines Wasserstoffspeichers

Wasserstoffspeicher ermöglichen eine langfristige Lagerung von Solarstrom und bieten damit den Ausblick auf eine vollständige Energieautonomie. Sie bringen viele Vorteile mit sich:

Umweltfreundliche Energiequelle

Wasserstoff ist eine grüne Energiequelle und zählt nicht zu den fossilen Brennstoffen. Während des Prozesses der Energiespeicherung und Energieerzeugung mit Wasserstoff entstehen lediglich Wasser und Wärme, die beide sinnvoll und umweltschonend weiterverwendet werden können. Schädliche Nebenprodukte wie CO₂ werden nicht freigesetzt.

Unbegrenzter Vorrat

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element und somit praktisch unerschöpflich. Das macht ihn zum idealen Ersatz für fossile Brennstoffe wie Kohle oder Öl.

Hoher Wirkungsgrad

Die Speicherung von Energie in Form von Wasserstoff weist einen höheren Wirkungsgrad auf als andere Energiespeicher. Das bedeutet, dass Wasserstoff effizienter ist und weniger Material für die Speicherung benötigt. Das spart Platz, was nicht nur für Heimanwendungen, sondern insbesondere für die Elektromobilität relevant ist. Wasserstoffspeicher erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 60%, während ein Verbrennungsmotor lediglich rund 40% erreicht.

Nachteile eines Wasserstoffspeichers

Hoher Energieverbrauch

Die Produktion von Wasserstoff durch Elektrolyse erfordert viel Energie. Wenn der Speicher mit einer Photovoltaikanlage verbunden ist, wird hierfür grüne Energie verwendet. Bei einem Elektroauto mit Wasserstoffspeicher ist das jedoch nicht unbedingt der Fall. Es besteht die Möglichkeit, dass fossile Energien zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet werden, was die Ökobilanz negativ beeinflusst.

Frühes Entwicklungsstadium

Die Technologie der Wasserstoffspeicher befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Es gibt nur wenige installierte Anlagen, und es ist schwierig, langfristige Aussagen über den Einsatz dieser Technik zu treffen. Es ist möglich, dass noch einige technische Herausforderungen bewältigt werden müssen, bevor die Technologie marktreif ist. Darüber hinaus sind die Anschaffungskosten derzeit noch sehr hoch.