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Wasserstoff in Strom umwandeln

Wie lässt sich Wasserstoff als Energiespeicher einsetzen und wie kann man Wasserstoff in Strom umwandeln?

Energiespeicher: Wasserstoff statt Batterie


Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Das geruchslose, unsichtbare und ungiftige Gas eignet sich in Reinform als ergiebiger Energieträger, kommt jedoch nur in chemischen Verbindungen vor. Bei der Wasserstofferzeugung  wird Wasserstoff deshalb zunächst aus der jeweiligen Verbindung abgespaltet. Wird die Energie benötigt, lässt sich Wasserstoff leicht in Strom umwandeln – umweltfreundlich und klimaneutral, denn bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht lediglich Wasser. Anstatt eine Batterie als Stromspeicher zu verwenden, gibt es inzwischen auch Lösungen, die mit Wasserstoff funktionieren.

Wasserstoff selbst erzeugen und speichern

Überschüssig produzierter Solarstrom einer Photovoltaik-Anlage   wird entweder in das allgemeine Stromnetz eingespeist oder für späteren Gebrauch gespeichert. Dazu kann neben einer Lithium-Ionen-Batterie auch ein Wasserstoff-Speicher eingesetzt werden. Der überschüssige Solarstrom wird in diesem Fall zur Elektrolyse eingesetzt, und der selbst erzeugte Wasserstoff anschließend in komprimierter, flüssiger Form in einem Tank gelagert.

So lässt sich Wasserstoff in Strom umwandeln

Brennstoffzellen können gespeicherten Wasserstoff in Strom umwandeln, wenn die Energie benötigt wird.

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

In einer Brennstoffzelle reagiert ein Brennstoff mit einem Oxidator. Bei der Umwandlung von Wasserstoff in Strom kommt also Wasserstoff als Brennstoff zum Einsatz, der mit Sauerstoff aus der Luft als Oxidator reagiert. Dabei entstehen neben Wasser auch Strom und Wärme.

Wo kommen Brennstoffzellen zum Einsatz?

Brennstoffzellen lassen sich flexibel überall dort einsetzen, wo man Wasserstoff in Strom umwandeln möchte. Wasserstoff-Autos haben genauso eine Brennstoffzelle an Bord wie Blockheizkraftwerke, die mit Wasserstoff betrieben werden können.

Vor- und Nachteile

Um die Energiewende erfolgreich zu meistern, kann Wasserstoff einen erheblichen Beitrag leisten. Ein großer Vorteil ist die emissionsfreie Verwendung. Denn wenn man Wasserstoff in Strom umwandelt, entstehen währenddessen keine CO2-haltigen Abgase, sondern lediglich reines Wasser. 

Wer mit Wasserstoff der Umwelt etwas Gutes tun möchte, betrachtet jedoch nicht nur die Emissionen bei der Verwendung, sondern auch bei der Wasserstofferzeugung . Denn die Umwelt profitiert nur dann am meisten, wenn grüner Wasserstoff in Strom umgewandelt wird.

Für Wasserstoff als Energiespeicher spricht die wartungsarme Technik. Erste Anbieter liefern sogar bereits Anlagen, die sich einfach mit einer Photovoltaik-Anlage verbinden lassen, um mit überschüssig produziertem Solarstrom eigenen Wasserstoff zu erzeugen und zu speichern. Die mehrfache Energieumwandlung resultiert allerdings in niedrigen Wirkungsgraden. Denn bei jeder Umwandlung geht ein Teil der Ausgangsenergie verloren. Bei der Umwandlung von Strom in Wasserstoff zur Speicherung und später von Wasserstoff zu Strom und Wärme zur Nutzung geht bislang noch rund 60 Prozent der Energie verloren. Von einer Kilowattstunde, die eine Photovoltaik-Anlage erzeugt, können Sie später also nur etwa 0,4 Kilowattstunden verbrauchen. 

Allerdings lässt sich Wasserstoff mittel- und langfristig speichern. Der Überschussstrom im Sommer kann mithilfe von Wasserstoff also im Winter genutzt werden, um die Minderproduktion von Solarstrom auszugleichen. Dies ist ein Vorteil gegenüber modernen Batteriespeichern, die mit Wirkungsgraden von 75 Prozent und mehr zwar deutlich effizienter arbeiten, aber in der Kapazität auch stärker begrenzt sind.

Letztlich spielen auch die Kosten eine Rolle. Lohnt es sich, Wasserstoff selbst zu erzeugen und zu speichern, um den Wasserstoff dann in Strom umzuwandeln? Derzeit sind solche Anlagen noch wesentlich teurer als Batteriespeicher. Je nach Art und Größe der Anlage sind zwischen 70.000 und 100.000 Euro fällig.

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