Möglichst sicher und wirtschaftlich – Transport und Speicherung von Wasserstoff

Fragen an Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt

Professor für Umwelttechnik und Energiewirtschaft

  • Wenn keine fossilen Brennstoffe mehr zu nutzen sind - wie ließe sich der Wasserstoffbedarf von Norddeutschland decken?
  • Auf welchen Wegen könnte Wasserstoff nach Norddeutschland importiert werden?
  • Im Vergleich zu dem in Norddeutschland produzierten Wasserstoff - inwiefern ist zu erwarten, dass der importierte Wasserstoff kostengünstiger sein wird?

Transport und Speicherung von Wasserstoff

Grüner Wasserstoff lässt sich in Deutschland erzeugen, zum Teil sogar dezentral: In diesem Fall produzieren die Elektrolyseure das Gas dort, wo es benötigt wird, etwa in einer Industrieanlage oder einer Tankstelle. Doch dieses Szenario dürfte eher die Ausnahme sein. Die meisten Prognosen gehen davon aus, dass wir den Großteil unseres künftigen Wasserstoffbedarfs durch Importe decken. Die Folge: Der Wasserstoff muss über längere Strecken transportiert und anschließend innerhalb von Deutschland auf die jeweiligen Nutzungsorte verteilt werden. Außerdem wird man ihn speichern müssen – sowohl im großen Maßstab zwecks Bevorratung als auch an Bord von Fahrzeugen, die mit Wasserstoff angetrieben werden.

Rolle der Gasnetze zentral

Eine zentrale Rolle für den Transport werden Gasnetze spielen – sowohl für den Import aus nicht allzu weit entfernten Ländern als auch für die Verteilung innerhalb Deutschlands. Solche Wasserstoff-Pipelines müssten nur zum Teil neu gebaut werden, denn auch die vorhandenen Erdgasleitungen ließen sich nutzen: Bereits heute lassen die Bestimmungen bis zu 10 Volumenprozent Wasserstoff im Gasnetz zu, künftig sollen sogar 20 Volumenprozent möglich sein.1 Würde man die Leitungen umrüsten und mit H2-kompatiblen Komponenten (z.B. Ventilen, Verdichtern, Regelanlagen) bestücken, ließen sie sich zu reinen Wasserstoff-Pipelines umwidmen.

Der Import dürfte aber nicht nur per Pipeline, sondern auch per Schiff erfolgen – insbesondere aus weit entfernten Regionen wie Südamerika oder Australien. Auf dem Seeweg lässt sich der Wasserstoff nicht nur in verflüssigter Form transportieren, sondern auch chemisch gebunden. Derzeit stehen mit Methanol, Ammoniak und den sogenannten LOHC mehrere Alternativen zur Diskussion. Abhängig vom späteren Verwendungszweck weist jede dieser Varianten verschiedene Vor- und Nachteile auf.

Anlaufstellen norddeutsche Häfen

Als wichtige Anlaufstellen für den H2-Import werden die norddeutschen Häfen fungieren. Sie dürften nicht nur als wesentliche Umschlagplätze und Verteilstellen für Deutschland und Teile Europas dienen, sondern könnten auch industrielle Zentren für die Verarbeitung und Nutzung von Wasserstoff bilden. Auch für die Speicherung und Bevorratung im großen Maßstab bietet sich Norddeutschland an: Hier gibt es riesige unterirdische Salzkavernen, die bereits heute als Erdgasspeicher dienen und künftig als H2-Lager umgewidmet werden können.

Für einen wasserstoffbetriebenen Straßenverkehr bräuchte es sowohl ein ausreichend großes Tankstellen-Netz als auch effiziente Techniken für die H2-Speicherung an Bord der Fahrzeuge. Bislang sind Drucktanks üblich, sie speichern das komprimierte Gas bei einem Druck von bis zu 700 Atmosphären. In Zukunft könnten sogenannte Metallhydride als Tank von Brennstoffzellen-Fahrzeugen dienen: Sie saugen Wasserstoff auf wie ein Schwamm und versprechen deutlich höhere Speicherdichten.

Quelle

1. "Grenzwerte für Wasserstoff (H2) in der Erdgasinfrastruktur", Dossier vom Wissenschaftlichen Dienst des Deutschen Bundestages, Fachbereich WD 8: Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung, Aktenzeichen: WD 8 - 3000 - 066/19, Juni 2019: https://www.bundestag.de/resource/blob/646488/a89bbd41acf3b90f8a5fbfbcb8616df4/WD-8-066-19-pdf-data.pdf, aufgerufen am 18.05.2022.

Fragen an Prof. Dr.-Ing. Thomas Klassen

Professor für Werkstofftechnik

1. Was macht die Speicherung von Wasserstoff kompliziert?

2. Welche Möglichkeiten gibt es, Wasserstoff zu speichern?

3. Für welche Nutzung von Wasserstoff ist welche Form der Speicherung geeignet?