Wasserstoffspeicherkraftwerk

Wasserstoffspeicherkraftwerke sind eine Art zentraler Speicherkraftwerke. Sie bestehen zumindest aus Elektrolyseuren, Kavernen oder anderen Räumen zur Speicherung des Wasserstoffs und einer Anlage zur Rückverstromung von Wasserstoff. Als Anlagen zur Rückverstromung von Wasserstoff können z. B. GuD-Kraftwerke, Gasturbinen, Blockheizkraftwerke oder Brennstoffzellen eingesetzt werden.

Wasserstoffspeicherkraftwerke nutzen Elektrolyseure, um unter Nutzung von Strom in der Elektrolyse Wasser zu spalten und auf diesem Wege Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Wasserstoff kann dann als Beimischung in Erdgasspeichern oder zukünftig in reinen Wasserstoffkavernen gespeichert werden. Die Rückverstromung erfolgt dann als Beimischung zum Erdgas oder in Zukunft möglicherweise als reiner Wasserstoff z. B. in GuD-Kraftwerken, Gasturbinen, Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen.

Die Technologie der Wasserstoffspeicherkraftwerke befindet sich aktuell im Stadium der Forschung und Entwicklung. Dabei werden insbesondere Methoden der Wasserstoffspeicherung sowie ein Turbinenbetrieb mit hohen Wasserstoffanteilen oder mit reinem Wasserstoff untersucht und entwickelt. Konkrete Optimierungsziele sind eine Erhöhung des Wirkungsgrades der eingesetzten Elektrolyseure z. B. durch erhöhten Betriebsdruck und eine erhöhte Fähigkeit, wechselnde Leistungsbedarfe bedienen zu können. Langfristig sollen auch Brenner für Gasturbinen entwickelt werden, deren Material einen Betrieb mit reinem Wasserstoff erlaubt. Außerdem müssen die Möglichkeiten und Grenzen der Beimischung von Wasserstoff in die vorhandene Erdgas-Infrastruktur untersucht werden. Einige Möglichkeiten der Wasserstoffspeicherung zeichnen sich durch sehr hohe erreichbare Energiespeicherdichten aus.

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über realistische Werte der volumetrischen Energiedichte.

Die erreichbare Leistungsdichte ist auf der Ebene der einzelnen Anlage abhängig von der eingesetzten Turbine und vom Generator. Die erreichbaren Wirkungsgrade liegen bei Rückverstromung mittels Gasturbine bzw. mittels Generatoren in GuD-Kraftwerken zwischen 30 und 40 Prozent. Der Leistungsbereich der zukünftigen Wasserstoffspeicherkraftwerke wird voraussichtlich oberhalb von 500 MW liegen. Solche Systeme eignen sich für Langzeitspeicherung von Energie bei fluktuierender Energieerzeugung und zum Ausgleich saisonaler Unterschiede bei der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen.

Synonym(e):

Power-to-Gas, Power2gas

Englische Übersetzung(en):

underground hydrogen storage, power-to-gas