Wasserstoffspeicher für zu Hause: Aufbau und Preise

Strom aus erneuerbaren Energiequellen schwankt. Er ist im Überfluss vorhanden, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint. Bei Flaute und in der Nacht ist das Energieangebot hingegen stark eingeschränkt. Um diesen Umstand auszugleichen, sind Energiespeicher erforderlich. Eine besondere Art stellen Wasserstoffspeicher dar. Sie lagern einen Rohstoff mit hohem Energieinhalt ein, den sie zeitversetzt zur Wärme- und Stromversorgung an eine Brennstoffzelle abgeben. Geht es um den Aufbau der Wasserstoffspeicher, sind heute verschiedene Konzepte möglich. So zum Beispiel stabile Drucktanks oder sogenannte Metallhydrid-Speicher. Die folgenden Abschnitte zeigen, was die unterschiedlichen Wasserstoffspeicher auszeichnet.

Drucktanks zur Speicherung von Wasserstoff

In der Mobilität und im Eigenheim sind häufig Drucktanks zur Wasserstoffspeicherung im Einsatz. Die Behälter nehmen stark verdichtetes Gas auf und halten dabei einem Druck von 200 bis über 700 bar stand. Die starke Komprimierung ist wichtig, um Wasserstoff möglichst platzsparend zu bevorraten. Nachteilig an dieser Art der Wasserstoffspeicher ist der dennoch hohe Platzbedarf. Die Systeme sind schwer und die Einlagerung des Energieträgers verbraucht etwa 12 Prozent seines Energieinhaltes.

Moderne Metallhydrid-Wasserstoffspeicher

Eine moderne Art der Speicherung von Wasserstoff sind Metallhydridspeicher. Diese bestehen aus einem Metall, dessen Gitterstruktur den Energieträger aufnimmt. Da die Kapazität der Materialien von deren Temperatur abhängt, lassen sich die Wasserstoffspeicher nur mit der Zuführung von Wärme entladen. Mit modernen Materialien ist das bereits bei relativ geringen Temperaturen und mit einem vergleichsweise geringen Energieeinsatz möglich. Nachteilig sind hier vor allem das hohe Gewicht und die hohen Preise der Wasserstoffspeicher.

Weitere Möglichkeiten der Speicherung 

Neben den vorgestellten Arten von Wasserstoffspeichern gibt es weitere, die im privaten Einsatz jedoch eine untergeordnete Rolle spielen. Was diese auszeichnet, zeigt die folgende Tabelle.

Art der Wasserstoffspeicher Eigenschaften
Flüssiggasspeicher Flüssigwasserstoffspeicher ermöglichen es, viel Wasserstoff auf kleinstem Raum zu lagern. Um den Energieträger in die flüssige Phase zu überführen, müssen Experten diesen allerdings stark herunterkühlen und verdichten. Beide Prozesse sind sehr energieaufwendig, wodurch die Einlagerung in einen flüssigen Wasserstoffspeicher durchschnittlich 34 bis über 50 Prozent des Energieinhalts verbraucht. Nachteilig sind außerdem die hohen Anforderungen an die Wärmeisolierung der Speicher.
Transkritische Speicherung Bei der transkritischen Speicherung geht es um das Verdichten von stark heruntergekühltem Wasserstoff. Der Energieträger verbleibt dabei in der gasförmigen Phase. Die Speicher selbst müssen jedoch hohe Anforderungen an die Druckbeständigkeit und die Wärmedämmung erfüllen.
Adsorptive Wasserstoffspeicher Adsorptive Wasserstoffspeicher bestehen aus einem porösen Material, das Wasserstoff an seiner Oberfläche aufnimmt. Infrage kommen zum Beispiel Materialien wie Zeolithe, Aktivkohle oder spezielle Carbon Nanoröhrchen. Nachteilig ist, dass die Systeme nur bei sehr niedrigen Temperaturen arbeiten. Das zieht einen hohen Energiebedarf nach sich. Außerdem steigen die Anforderungen an die Wärmedämmung der Wasserstoffspeicher.

Durch die geringen Speicherverluste und den überschaubaren Energieaufwand eignen sich heute vor allem Drucksysteme als Wasserstoffspeicher für zu Hause. Die Anlagen bestehen zum Beispiel aus einem Gasflaschenbündel, das Wasserstoff aus einem Elektrolyseur aufnimmt und bevorratet. Für die Zukunft schreiben Experten Metallhydrid-Systemen eine wachsende Bedeutung zu. Denn diese lassen sich bei normalen Temperaturen betreiben. Sie erfordern keine hohen Druckwerte und sind vergleichsweise kompakt.

Wasserstoff selber herstellen: Wie funktioniert das?

Bevor der Energieträger in einen Wasserstoffspeicher kommt, müssen Hausbesitzer diesen erst einmal herstellen. Möglich ist das mit einem sogenannten Elektrolyseur. Dabei handelt es sich um ein Bauteil, das Wasser mithilfe von überschüssigem Strom aus regenerativen Energien in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Während der Sauerstoff an die Umgebungsluft entweicht, kommt der Wasserstoff zur Bevorratung in spezielle Wasserstoffspeicher. Nachts, an trüben Tagen und im Winter nehmen Brennstoffzellenheizungen den Energieträger dann auf, um Strom und Wärme bereitzustellen.

Vorteile der Technik: Lohnen sich Wasserstoffspeicher?

Wer Photovoltaik, Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle kombiniert, kann sich teilweise autark mit regenerativen Energien versorgen. Denn dabei nutzt der Elektrolyseur überschüssige Solarenergie, um Wasserstoff herzustellen und einzulagern. Ist das solare Angebot knapp, nutzt eine Brennstoffzelle den Energieträger, um Strom und Wärme bereitzustellen. Im Gegensatz zu konventionellen Batteriespeichern lässt sich Energie auf diese Weise platzsparender bevorraten. Außerdem ist es möglich, den Wasserstoff ohne große Verluste auch über längere Zeiträume einzulagern. Weitere Vorteile sind:

  • geringerer Verbrauch fossiler Rohstoffe
  • CO2-Einsparung und Schutz des Klimas
  • Autarke Energieversorgung ist möglich

Aber: Nachteilig an der Technik für ein energieautarkes Haus ist der hohe Preis. Denn alle Komponenten einer solchen Anlage sind kostenintensiv, sodass die Technik zum aktuellen Zeitpunkt kaum mit konventionellen Systemen konkurrieren kann.

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