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Energie

Verbund erforscht "grüne" Herstellung von Wasserstoff

Saubere Energiequellen wie Wasser-, Wind- oder Solarkraft sollen zukünftig verstärkt das öffentliche Stromnetz prägen. Ein klarer Nachteil dabei ist, dass sich die Produktion nicht an den Bedarf hält. Wenn besonders viel Strom produziert wird, etwa durch optimale Windbedingungen oder Sonneneinstrahlung, quillt das Stromnetz quasi über. Die Energie muss auf eine alternative sinnvolle Weise verwendet und gespeichert werden. Der Energieversorger Verbund erforscht Möglichkeiten zur Energiespeicherung.

Elektrolyse

Überschüssiger Strom kann zur Gewinnung von Wasserstoff eingesetzt werden. Wasserstoff wird in vielen Industriebetrieben dringend benötigt, etwa für die Herstellung von Ammoniak (benötigt etwa für Düngemittel), zur Kühlung oder für die Metallverarbeitung. Heute wird Wasserstoff meist mittels Dampfreformierung hergestellt. Als Rohstoff dient Erdgas. Das Verfahren wird aufgrund seiner vergleichsweise niedrigen Kosten geschätzt, neben Wasserstoff wird dabei allerdings auch Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid erzeugt.

Die Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse ist dagegen umweltfreundlich, aber teuer. Wasser wird dabei durch Zuführung von Strom in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. "Wenn es schon überschüssigen Strom gibt, warum sollte man ihn nicht zur Wasserstoffherstellung verwenden?", lautet die Überlegung, wie Eva Plunger von Verbund Solutions erklärt. Im Verbund-Tochterunternehmen werden derzeit die Produktion und die Verwendung von "grünem Wasserstoff" untersucht.

epa04423841 An undated handout picture made available by NASA on 30 September 2014 shows the three primary core elements of the ULA Delta IV Heavy rocket, which have been recently integrated, forming the first stage of the launch vehicle that will send Orion far from Earth to allow NASA to evaluate the spacecraftís performance in space, at the United Launch Alliance (ULA) Horizontal Integration Facility (HIF), at Cape Canaveral Air Force Station, Florida, USA. The three common booster cores are 40.8 meters in length and 5.18 meters in diameter. Each has an RS-68 engine that uses liquid hydrogen and liquid oxygen propellant producing 297,556 kilograms of thrust. All totaled, the three Delta IV boosters collectively generate 889,041 kilograms of thrust. The upcoming flight test will use the Delta IV Heavy to launch the Orion and send it 5,793 kilometers in altitude beyond the Earth's surface. During the two-orbit, four-hour mission, engineers will evaluate the systems critical to crew safety, the launch abort system, the heat shield and the parachute system. The data gathered during the mission will influence design decisions and validate existing computer models. The flight also will reduce overall mission risks and costs for later Orion flights. EPA/NASA/BEN SMEGELSKY HANDOUT EDITORIAL USE ONLY

Verteilung und Verwendung

"Man könnte Elektrolyse gleich neben einem Windrad durchführen. Das Problem ist nur: Dort braucht man keinen Wasserstoff", schildert Plunger eines ihrer Forschungsthemen. Dank der in Österreich gut funktionierenden Stromkennzeichnung, könnte man Strom aus nachhaltiger Erzeugung, der in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird, an jeder beliebigen Stelle in der Elektrolyse einsetzen.

Ein weiteres Problem ist die Verwendung und Verteilung des produzierten Wasserstoffs. Das Gas könnte nach der Elektrolyse etwa in Flaschen abgefüllt und zu verschiedenen Kunden transportiert werden. Alternativ könnte der Abnehmer auch gleich die Produktion übernehmen. Auch die Einspeisung in das Erdgasnetz wäre eine Option. Das Erdgas in den Pipelines würde dadurch quasi verdünnt werden. Im Zuge dessen würde der Wasserstoff allerdings etwas von seinem "grünen" Image einbüßen.

epa03602598 A unit of microtubular fuel cells for mobile use, which generates 200 watts of electricity, made by German fuel cell company eZelleron GmbH, is seen at the FC EXPO - Ninth International Hydrogen & Fuel Cell Expo, part of the World Smart Energy Week 2013, in Tokyo, Japan, 27 February 2013. One of the world's leading business expo features all related products, technologies and information in the hydrogen and fuel cell industry. Some 1,800 exhibitors and over 120,000 visitors from around the world are expected to attend in the renewable and smart energy event, which runs from 27 February to 01 March. EPA/KIYOSHI OTA

Energiespeicher

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit wäre die Lagerung in Tanks als Energiespeicher. Bei Bedarf könnte der Wasserstoff in Brennstoffzellen geleitet werden, um Strom zu produzieren. "Die bevorzugte Variante ist aber die Verwendung in Industrieprozessen", meint Plunger. Die Energiespeicherung kann im gebirgigen Österreich durch Pumpspeicherkraftwerke gut abgedeckt werden.

Bei einem Pumpspeicherkraftwerk wird Wasser bei Stromüberkapazität in ein höher gelegenes Reservoir gepumpt, um es bei Strombedarf wieder über eine Turbine abzulassen. Verbund hat erst im Oktober 2016 ein neues Pumpspeicherkraftwerk eröffnet. "Reißeck II" verbindet die bisher getrennten Wasserkraftwerke Reißeck und Malta und nutzt gleich mehrere Stauseen.

Forschungsprojekte

Das Thema Wasserstoff erforscht Verbund in verschiedenen Forschungsprojekten. Gemeinsam mit dem Energieinstitut an der Johannes-Kepler-Universität Linz und dem Hydrogen Center Austria (Hycenta) der Technischen Universität Graz wird etwa das Projekt Vorzeigeregion Wasserstoff durchgeführt, das vom Klima- und Energiefonds unterstützt wird. Im Rahmen eines Projekts zur Gaserzeugung mittels Solar- und Windkraft arbeitet Verbund mit dem Wiener Unternehmen RAG zusammen.

Dieser Artikel entstand im Rahmen einer Kooperation zwischen futurezone und Verbund.

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David Kotrba

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