Wasserstoff-Druckbehälter und andere Speicher.

Wasserstoff lässt sich sowohl im gasförmigen oder flüssigen Zustand als auch in chemisch gebundener Form über längere Zeiträume speichern. Bei der Auswahl von Wasserstoff-Druckbehältern und anderen Speichermethoden kommt es auf mobile oder stationäre Anforderungen, Beständigkeit der eingesetzten Materialien, die Menge des zu speichernden Wasserstoffs wie auch auf Sicherheitsaspekte an.

Wasserstoff ist unter Umgebungsbedingungen gasförmig, stellt das leichteste Element im Periodensystem dar und hat eine sehr geringe volumetrische Energiedichte. So ergeben sich bei allen Vorteilen konventioneller und alternativer Wasserstoffspeicher auch viele Herausforderungen. Die Art des optimalen Wasserstoffspeichers hängt immer von der jeweiligen Anwendung ab.

Damit gasförmiger Wasserstoff in einem begrenzten Volumen speicherbar ist, muss er stark komprimiert werden. Da Wasserstoffgas auch noch schwer einzuschließen ist, kann es durch kleinste Lücken entweichen. Bei stark reduziertem Druck lässt er sich auch in seiner verflüssigten Form speichern. Allerdings nur bei einer Temperatur von -253 °C, was eine konsequente Kühlung erfordert.

CGH2 – Komprimierte Gasspeicherung

Gasförmiger Wasserstoff (CGH2: Compressed Gaseous Hydrogen) wird komprimiert und in Wasserstoff-Druckbehältern gespeichert, die hohen Druck aushalten müssen. Diese Speichermethode ist für die stationäre Speicherung ideal, z. B. in mobilen Anwendungen für PKWs und Nutzfahrzeuge. Die Druckgasspeicherung bei 700 bar ist die bisher fortschrittlichste Lösung.

LH2 – Speicherung als flüssiger Wasserstoff

Wasserstoff lässt sich auch im flüssigen Zustand bei einer wesentlich höheren Dichte und -253 °C speichern (LH2: Liquid Hydrogen). Da diese Speichermethode für größere Gasmengen günstiger ist, wird sie für den netzfernen Transport über weite Strecken verwendet, z. B. mit Tankwagen, Tankschiffen oder Eisenbahnkesselwagen. Nachteile sind, dass flüssiger Wasserstoff durch Erwärmung abdampfen kann (sogenannter Boil-off) und es daher eine konsequente Kühlung braucht.

Um die genannten Herausforderungen der Druck- oder Temperaturhaltung alternativ zu lösen, kommen sogenannte Wasserstoffträger zum Einsatz. Als alternative Wasserstoffspeicher nutzen sie Technologien, die auf der physikalischen oder chemischen Bindung an einen anderen Stoff beruhen.

Speicherung durch Absorption in Metallhydriden

Wasserstoff kann mit einem Metall oder einer Legierung eine chemische Verbindung (Metallhydrid) bilden, was die Feststoffspeicherung ermöglicht: Beim Kontakt des Wasserstoffes mit der Speichermaterial-Oberfläche zerfallen die Wasserstoffmoleküle in atomaren Wasserstoff und dringen in das Material ein. Mit dem Nachteil, dass das Gewicht des Speichers im Verhältnis zum aufgenommenen Wasserstoff relativ hoch ist.

LOHC – flüssig-organischer Wasserstoffspeicher

Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) speichern Wasserstoff in einem flüssig-organischen Trägermedium. Dabei wird der Wasserstoff durch chemische Bindung in eine andere Substanz umgewandelt, was die drucklose Speicherung und den Transport großer Mengen auch bei Raumtemperatur erlaubt. Durch Umkehr der chemischen Reaktion wird der Wasserstoff wieder aus dem Träger freigesetzt.

Beispiele für LOHC-Systeme sind die Hydrierung von organischen Substanzen, die Bildung von Alkoholen mit Kohlenmonoxid, die Kopplung mit Ölen oder auch die Verwendung von Ammoniak als Trägersubstanz für Wasserstoff.

• Gesamtwirkungsgrad der Energieumwandlungskette „elektrische Energie - Wasserstoff - elektrische Energie" muss betrachtet werden
• Hohe Entflammbarkeit bzw. breiter Entflammbarkeitsbereich ist zu beachten
• Speicherung großer Mengen ist insbesondere in Fahrzeugen aufgrund des erforderlichen Speichervolumens herausfordernd
• Wasserstoff kann leicht durch Leckagen entweichen
• Bei der Speicherung von flüssigem Wasserstoff ist eine konstante Kühlung nötig

Als Betreiber von Gasnetzen, Gas- oder Zwischenspeichern oder als Gasverteiler unterstützen wir Sie bei allen Herausforderungen rund um die Speicherung von Wasserstoff. So sind wir bei der wirtschaftlichen Nachrüstung Ihrer bestehenden Anlagen sowie bei der Planung und dem Bau neuer Anlagen für Sie da.

• Eignungsprüfung von bestehenden Speichern auf ihre Wasserstoffverträglichkeit
• Unterstützung bei der Konzeptentwicklung für neue Geschäftsmodelle, Wirtschaftlichkeitsanalysen, Auswahl geeigneter Technologien und geeigneter Standorte sowie der Personalqualifizierung
• Bauüberwachung (Bau und Installation) von Wasserstoffspeichern
• Abnahmeprüfung
• Genehmigung von Power-to-Gas-Anlagen
• Konformitätsbewertungen für Wasserstoffspeicher
• Leistungsnachweise am Aufstellungsort für Wirkungsgrad- und Nutzungsgradgarantien
• Risikoanalysen nach HAZOP/ROGA und Erstellung von Sicherheitskonzepten, Störfallplänen, Notfallplänen und Gefahrenabwehrplänen ab einer Speichermenge von 5 Tonnen