Um Wasserstoff in seinen vielfältigen Anwendungen nutzen zu können, muss es auch gespeichert werden. Dazu gibt es derzeit eine Reihe von Ideen, bei denen allerdings auch Herausforderungen zu lösen sind.
Druckspeicherung
Die größte Herausforderung für die Speicherung von Wasserstoff liegt darin begründet, dass der Energieträger eine sehr geringe Energiedichte hat. In gasförmiger Form benötigt Wasserstoff beispielsweise elf Mal mehr Volumen als Benzin, um die gleiche Energiemenge zu entfalten. Um die Dichte von Wasserstoff zu erhöhen, muss dessen Druck erhöht werden. Der höhere Druck erhöht die Energiedichte pro Volumeneinheit, was die Speichereffizienz verbessert.
Die Druckspeicherung von Wasserstoff ist daher eine der gängigsten Methoden zur dessen Speicherung in gasförmigem Zustand. Dabei wird Wasserstoff auf 100 bis 150 bar komprimiert. Sie wird häufig in industriellen Anwendungen sowie in Wasserstofffahrzeugen eingesetzt. Auch in ehemaligen Erdgasspeichern wie unterirdischen Kavernen lässt sich Wasserstoff so speichern.
Wasserstoff in flüssiger Form
Bei extrem niedrigen Temperaturen von bis zu -253 °C kann Wasserstoff auch in flüssiger Form in Tanks gespeichert werden. Auch die Flüssiggasspeicherung ist technisch ausgereift und findet seit vielen Jahren in der Industrie Anwendung. Sie eignet sich allerdings derzeit nur für die stationäre Speicherung von kleineren Mengen von Wasserstoff.
Chemische Speicherung
Eine andere Möglichkeit Wasserstoff zu speichern und gleichzeitig über weite Strecken zu transportieren, ist, ihn in andere Moleküle einzubinden und bei Bedarf wieder herauszulösen. So ist beispielsweise Ammoniak als eine chemische Verbindung von Wasserstoff und Stickstoff ein sehr guter Wasserstoffträger. Die Vorteile der chemischen Speicherung liegen darin, dass Ammoniak bei moderatem Druck und bei Umgebungstemperatur gelagert und transportiert werden kann. Auch der Transport von Ammoniak und die Lagerung von Ammoniak sind technisch kein Neuland mehr. Da der Stoff seit vielen Jahrzehnten in der Düngemittelproduktion verwendet wird, ist dazu eine ausgereifte Transport- und Lagerlogistik vorhanden.
Doch auch bei dieser Speichermethode gibt es Herausforderungen. Ammoniak ist giftig, sowohl beim Einatmen als auch bei Kontakt mit der Haut. Auch besteht beim Umgang mit Ammoniak Explosionsgefahr. Hinzu kommt, dass für die Rückumwandlung von dem im Ammoniak enthaltenen Wasserstoff hohe Temperaturen und spezielle Katalysatoren erforderlich sind. Dadurch steigt der Energiebedarf der gesamten Prozesskette.
Speicherung in kohlenstoffbasierten Materialen
Neben der chemischen Speicherung kann Wasserstoff auch in kohlenstoffbasierten Materialen wie Aktivkohle oder Kohlenstoff-Nanoröhren gespeichert werden. Diese Materialen haben eine sehr große innere Oberfläche, auf der Wasserstoffmoleküle haften können. Allerdings ist die Menge von Wasserstoff, die mithilfe dieser Methode gespeichert werden kann, eher gering. Auch die Geschwindigkeit, mit der Wasserstoff auf diesen Materialien adsorbiert (angehaftet) und desorbiert (abgegeben) wird, ist eher begrenzt.
Insgesamt lässt sich also festhalten, dass die Speicherung von Wasserstoff mit technischen wie wirtschaftlichen Herausforderungen verbunden ist. Je nach der Menge des Wasserstoffs und der Distanz, über die der Energieträger transportiert werden muss, gibt es verschiedene Methoden, die jeweils ihre Vorteile und Nachteile haben.
Wasserstoff-Serie
Wasserstoff beflügelt die Träume der Energiewirtschaft. Doch warum eigentlich? Was macht das kleine Molekül für die Energiewende so bedeutsam? Unsere Blog-Serie klärt auf.