Damit die geplante Energiewende schneller Realität werden kann, wird Wasserstoff zu einer immer größeren Hoffnung. Immer mehr Regionen in Deutschland wollen auf den Zug aufspringen, vor allem dort, wo früher Kohle abgebaut wurde. Lassen sich diese Erwartungen auch erfüllen? Wird ein Wasserstoff Kraftwerk bald schon Normalität und ist es tatsächlich möglich, sich ein solches Wasserstoff Kraftwerk auch in den heimischen Garten zu stellen?
Ein Schlüsselelement
Für die Bundesregierung ist Wasserstoff das „Schlüsselelement der Energiewende“. Ist vom Wasserstoff die Rede, dann ist zugleich von Hoffnung, Zukunft und Potenzial die Rede. Der Krieg in der Ukraine hat dem Thema Wasserstoff jetzt noch einmal Schubkraft verliehen, denn Wasserstoff könnte ein weiterer Schritt in Richtung Unabhängigkeit vom russischen Gas bedeuten. Um die Energieversorgung aber nachhaltig gestalten zu können, muss es „grüner Wasserstoff“ sein. Der Strom für die Elektrolyse sollte CO2-neutral sein und nicht mit der Hilfe von Kohle- oder Kernenergie erzeugt werden. Dass dieses Vorhaben im großen Stil gelingen kann, zeigt Brandenburg. Dort steht seit 2011 ein Wasserstoff Kraftwerk, was mit Windstrom betrieben wird.
Das Wasserstoff Kraftwerk im Garten
Das, was in Brandenburg schon seit Jahren machbar ist, soll in der nahen Zukunft auch im kleineren Rahmen kein Problem mehr sein. Das Wasserstoff Kraftwerk für den Garten ist auf dem Papier bereits Wirklichkeit, aber ist es tatsächlich umsetzbar? Über Wasserstoff als Speichermedium für Strom wird schon lange diskutiert. Wasserstoff kann die Produktionsschwankungen von erneuerbaren Energiequellen wie Wasser, Wind und Sonne ausgleichen und damit effektiv zum Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen beitragen. Was im Großen funktioniert, kann zugleich im Kleinen klappen, eben durch das Wasserstoff Kraftwerk im heimischen Garten.
Die Versuche laufen
Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung und die Technik-Universität BTU-Cottbus forschen bereits an dieser Idee. Sie wollen ein kleines Windrad bauen, das Strom erzeugt. Der Strom, der nicht direkt verbraucht wird, soll jedoch anderweitig Verwendung finden, und zwar für die Elektrolyse, um Wasserstoff zu erzeugen. Gibt es Bedarf, dann wird der in einem speziellen Drucktank gespeicherte Wasserstoff in eine Brennstoffzelle geleitet, die daraus alsdann Wärme und Strom gewinnt. Auf diese Weise können nicht nur Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen oder Kühlschränke betrieben werden, auch die Heizung wird unterstützt.
Eine große Herausforderung
Aus technischer Sicht ist die Idee, ein Wasserstoff Kraftwerk in den Garten zu stellen, eine große Herausforderung. Normalerweise sind alle klassischen Windkraftanlagen sehr groß dimensioniert. Kleinere Anlagen sind aber, was den Wirkungsgrad angeht, nicht optimal. Die Wissenschaftler haben sich also zunächst mit der Entwicklung eines kompakten Windrads beschäftigt. Dieses neue, kleinere Windrad ist klappbar und kann ohne die Hilfe von zusätzlichen Geräten aufgebaut werden. Das Windrad soll besondere Rotorblätter haben, die sich, immer wenn die Windstärke ansteigt, verdrehen können. So wird eine sehr teure Stellmechanik in der Nabe des Rotors überflüssig. Die Materialmischung aus Kohle- und Glasfasern macht das Windrad extrem leicht, was bedeutet, dass es sich schon ab einer Windgeschwindigkeit von zwei Meter pro Sekunde dreht.
Drucktanks mit Sensoren
Neben dem Windrad braucht das kleine Kraftwerk noch eine Art Gartenhäuschen. Darin soll der sogenannte Elektrolyseur, der die Größe eines Rasenmähers hat, seinen Platz finden. Ebenfalls dort untergebracht werden Brennstoffzelle und Wasserstofftanks. Die Tanks stellen die Forscher noch vor Probleme, denn es kann passieren, dass nach gewisser Zeit Wasserstoff aus den Tanks austritt. Wasserstoff ist das kleinste chemische Element, das es gibt, es ist sehr flüssig und kann daher nach einer gewissen Zeit auch die dichtesten Membranen durchdringen. Jetzt arbeiten die Wissenschaftler an sehr leichten Gasflaschen aus Karbon, die einem Druck zwischen 500 und 700 bar standhalten. In die Wände sind Sensoren aus dem 3D-Drucker integriert, die schon auf kleinste Risse, Veränderungen in der Struktur oder auf Schläge reagieren.
Strom für vier Personen
Mit einem kleinen Windrad kann eine Leistung von drei bis dreieinhalb Kilowatt Strom erzeugt werden. Nach den Berechnungen der Forscher reicht diese Menge für die Versorgung einer vierköpfigen Familie aus. Wenn das kleine Kraftwerk und die Haushaltsgeräte im besten Fall miteinander „kommunizieren“, steht einem sogenannten Smart Home nichts mehr im Weg. Übrigens kann das Ganze auch mit Photovoltaikanlagen kombiniert werden.
Fazit
Im Unterschied zu einem herkömmlichen Batteriespeicher bietet der Wasserstoffspeicher eine Reihe von Vorteilen. So hat das System mit Wasserstoff eine deutlich längere Lebensdauer und es werden zudem weitaus weniger seltene Rohstoffe verwendet. Das Ziel ist es, eine dezentrale Versorgung mit der nötigen Energie von privaten Haushalten oder von kleinen Unternehmen zu ermöglichen. Auf diese Weise wird auch das lokale Stromnetz entlastet und es ist durchaus vorstellbar, dass sich später lokale Energiegemeinschaften gründen, beispielsweise innerhalb eines Dorfes oder einer Nachbarschaft. Das erste Produkt dieser Art soll 2023 auf den Markt kommen.
Bild: @ depositphotos.com / PantherMediaSeller
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