Neue Speichermethode

Von Katharina Moser, Windhoek

Solarenergie soll in Zukunft Teile des Energiebedarfs decken, um Klimastrategien umzusetzen und Emissionen zu reduzieren. Die Herausforderung: im Sommer, wenn die Sonne viel und großflächig scheint, wird Solarenergie im Übermaß produziert; im Winter hingegen zu wenig. Daher muss die im Sommer im Überschuss produzierte Solarenergie gespeichert werden, um sie im Winter einsetzen zu können. Eine Möglichkeit dieser Speicherung ist die Produktion von Wasserstoff aus günstigem Solarstrom im Sommer, der dann im Winter verstromt werden kann. Das Problem hierbei: Wasserstoff ist hochentzündlich, extrem flüchtig und macht viele Materialien spröde. Um das Gas vom Sommer bis in den Winter zu speichern, seien spezielle Druckbehälter und Kühltechniken erforderlich, wie das Wissenschaftsportal Chemie.de schreibt. Diese benötigten viel Energie und der Bau der Speicheranlagen sei aufgrund der vielen Sicherheitsvorkehrungen sehr teuer. Zudem seien Wasserstofftanks nie ganz dicht, was die Umwelt belastet und zusätzliche Kosten verursacht.

Wissenschaftler der ETH Zürich haben nun eine neue Methode der saisonalen Speicherung entwickelt, die sicherer und günstiger sein soll. Im Zentrum der von Forschenden um Wendelin Stark entwickelten Technik steht das vierthäufigste Element der Erde, Eisen, und dem bereits lange Jahre bekannten Eisen-Dampf-Verfahren. „Wenn in den Sommermonaten zu viel Solarstrom vorhanden ist, kann damit Wasser aufgespalten werden, um Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Wasserstoff wird dann in einen 400 Grad Celsius heißen Edelstahlkessel geleitet, der mit natürlichem Eisenerz gefüllt ist. Dort entzieht der Wasserstoff dem Eisenerz – das chemisch nichts anderes ist als Eisenoxid – den Sauerstoff, wodurch elementares Eisen und Wasser entstehen“, fasst Chemie.de zusammen.

„Dieser chemische Prozess gleicht dem Aufladen einer Batterie. So kann die Energie des Wasserstoffs fast verlustfrei über lange Zeit als Eisen und Wasser gespeichert werden“, erklärt Stark laut dem Wissenschaftsportal. Werde die Energie im Winter wieder benötigt, drehten die Forscher den Prozess um: Sie leiten heißen Wasserdampf in den Kessel, wodurch aus dem Eisen und Wasser wieder Eisenoxid und Wasserstoff entstehen. Der Wasserstoff könne dann in einer Gasturbine oder Brennstoffzelle in Strom oder Wärme umgewandelt werden. Um für den Entladevorgang möglichst wenig Energie zu brauchen, werde die Abwärme der Entladereaktion genutzt, um den Wasserdampf zu erzeugen. „Der grosse Vorteil der Technologie ist, dass das Ausgangsmaterial Eisenerz einfach und in grossen Mengen zu beschaffen ist. Zudem müssen wir es nicht einmal aufbereiten, bevor wir es in den Kessel geben“, sagt Stark.

Einen Nachteil hat die Speicherung durch Wasserstoff: Im Vergleich zu anderen Energieträgern sind seine Herstellung und Umwandlung ineffizient, da dabei bis zu 60 Prozent der Energie verloren geht. Die technische Machbarkeit der Speichermethode haben die Forscher immerhin bereits bewiesen: Eine Pilotanlage am Campus Hönggerberg kann langfristig rund zehn Megawattstunden Wasserstoff speichern. Je nachdem wie man den Wasserstoff in Strom umwandelt, werden daraus vier bis sechs Megawattstunden Strom.