Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 2.7

Teil 2.7 | Der Beginn der solaren Wasserstoffwirtschaft

Die Vision der „solaren Wasserstoffwirtschaft“ geht bis in die 1950er Jahre zurĂŒck. Die Sonne ist die grĂ¶ĂŸte und ergiebigste Energiequelle, die der Menschheit zur VerfĂŒgung steht. Sie spendet unserem Globus Tag fĂŒr Tag die 7.000-fache Menge des tĂ€glichen Energiebedarfs der gesamten Erdbevölkerung.

Wie fast immer waren es anfangs kleine Firmen und Forschungsgruppen, die sich mit dieser Vision befassten. Die Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH (SWB) im OberpfÀlzischen Neunburg vorm Wald testete von 1987 bis 1999 ein Solar-Wasserstoff-System, zu dem ein Elektrolyseur mit 111 kW elektrischer Leistungsaufnahme gehörte, der 24 m3 Wasserstoff pro Stunde erzeugen konnte. Zum Projekt gehörten auch ein Gabelstapler mit Brennstoffzellenantrieb und eine automatisierte Wasserstofftankstelle.

Im Projekt Phoebus (Photovoltaik, Elektrolyse, Brennstoffzelle und Systemtechnik) wurde zwischen 1992 und 1999 ein autark arbeitendes Energieversorgungssystem mit Wasserstoff als Speichermedium fĂŒr Solarstrom erprobt. Das damals weltweit grĂ¶ĂŸte Photovoltaik-Wasserstoff-Komplettsystem versorgte die Bibliothek und das Forschungszentrum JĂŒlich. Es bestand aus einer PV-Anlage mit 30 kW Leistung, 400 Autobatterien und einem 26-kW-Elektrolyseur und konnte so die Energie auch langfristig speichern. Eine Ă€hnliche Anlage entstand 1996 an der FH Stralsund und bezog neben Solarmodulen auch Windstrom ein.

In den vergangenen Jahren sind erste Wasserstoffprojekte ĂŒber den Laborstatus hinausgewachsen und wurden unter lebensnahen Bedingungen erprobt: Auf der norwegischen Insel Utsira mit knapp 250 Einwohnern wurde 2006 eine autarke Stromversorgung aufgebaut und getestet, die auf zwei Windkraftanlagen, einem Elektrolyseur und einer 60-kW-Brennstoffzelle beruht. In BrĂŒtten in der Schweiz entstand 2015 ein energieautarkes Mehrfamilienhaus mit neun Wohneinheiten. Das GebĂ€ude gewinnt seine Energie mit Solaranlagen. Gespeichert wird diese in einer Kombination aus Batterien als Kurzzeitspeichern und Wasserstoff als Langzeitspeicher. Eine Brennstoffzelle macht daraus bei Bedarf wieder Strom und WĂ€rme. Zum Konzept gehören auch zwei Fahrzeuge – ein E-Auto und eines mit Biosprit. Letzterer wird bilanziell aus dem BiomĂŒll des GebĂ€udes gewonnen und reicht fĂŒr rund 10.000 km jĂ€hrlich.

Das Desertec-Konzept ist vermutlich die bekannteste Vision der solaren Wasserstoffwirtschaft. Sie hat ihre UrsprĂŒnge in den 1980er und 1990er Jahren. Das Ludwig-Bölkow-Systemtechnik-Institut analysierte damals die Möglichkeit, mithilfe großer Solaranlagen Wasserstoff im SonnengĂŒrtel der Erde (z. B. in der Sahara) zu produzieren, um diesen nach Mitteleuropa zu transportieren. Der Club of Rome nahm spĂ€ter den Gedanken auf, und schließlich fĂŒhrte auch das Deutsche Zentrum fĂŒr Luft- und Raumfahrt (DLR) Studien zu diesem Thema durch. BezĂŒglich der Frage, ob der Transport der Energie per Stromkabel oder Wasserstoffleitung erfolgen sollte, wechselten die PrioritĂ€ten mehrfach.

Am „Solarplan fĂŒr das Mittelmeer“ aus dem Jahr 2008 waren 43 Staaten der EU, Nordafrikas und des Nahen Ostens beteiligt. Solarthermische Kraftwerke auf einem Gebiet von weniger als 0,3 Prozent der WĂŒstenflĂ€chen Nordafrikas und des Nahen Ostens könnten genĂŒgend Strom und entsalztes Wasser fĂŒr diese LĂ€nder selbst und Europa erzeugen. ZusĂ€tzlich wĂ€re Stromerzeugung durch Windenergie in Marokko und am Roten Meer möglich. Solar- und Windstrom könnten mit HochspannungsgleichstromĂŒbertragungsnetzen bis nach Europa ĂŒbertragen werden.

Im Sommer 2009 fand sich die Desertec Industrial Initiative (DII) zusammen, ein Konsortium aus großen Unternehmen, das dieses Projekt mit einem Volumen von hunderten Milliarden Euro weiterverfolgen wollte. Kritiker gaben zu bedenken, dass in Nordafrika erzeugter Strom zuallererst fĂŒr die Versorgung der Region genutzt werden mĂŒsse, bevor man ihn auch exportiere. Es war aber vor allem die politische InstabilitĂ€t der Region, die das Projekt ausbremste. Doch aufgegeben wurde die Idee von der Energie aus der WĂŒste nie ganz.

Heute wird sie wieder aktuell, wenn auch deutlich verĂ€ndert. Statt Strom soll Wasserstoff exportiert werden, flĂŒssig per Schiff oder gasförmig per Pipeline. Die Photovoltaik hat die solarthermischen Kraftwerke schon lange preislich unterboten. Und auch die Beteiligung ist internationaler geworden. Der neue Schwung ist schon sichtbar: In Saudi-Arabien soll bis 2025 die nach jetzigem Stand weltweit grĂ¶ĂŸte mit grĂŒnem Strom betriebene Elektrolyseanlage entstehen.

BestĂ€ndig ist die Kritik: Die Vision des Wasserstoffs aus der WĂŒste baut darauf, dass die Differenz zwischen jeweils aktuellem Energiebedarf und lokaler Produktion durch Importe gedeckt wird und Konzerne das am gĂŒnstigsten können. Sie ist der Gegenpol zur Idee einer regionalen Energiewende mit Windparks in der Hand von Genossenschaften und BĂŒrgerenergiegesellschaften und Solaranlagen auf praktisch jedem Dach, die meist mit einem gewissen Suffizienzdenken einhergeht. Zwischen diesen beiden Polen gibt es mittlerweile eine Reihe von Energiewendeszenarien, von denen einige auch in diesem Buch vorgestellt werden.

 Abb. 9: Das Projekt Desertec steht fĂŒr eine großtechnische Vision der Energiegewinnung in der WĂŒste

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Quelle: Desertec Foundation

 Abb. 10: Das Projekt eFarm ist das Gegenteil von Desertec: Mit Windstrom soll in Schleswig-Holstein lokal Wasserstoff erzeugt werden, der vor Ort Brennstoffzellenbusse und -autos antreibt. Der Bau hat bereits begonnen.

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Quelle: GP Joule

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Die Technik von gestern, heute und morgen

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen. Bewusst leicht verstÀndlich gehalten und beschrieben. Es soll technikinteressierten als ein umfangreiches Literaturverzeichnis dienen.

Die grundlegend ĂŒberarbeitete Neuauflage unseres Buches zu diesem Thema ist hier erhĂ€ltlich. Aktuelle Entwicklungen wurden ergĂ€nzt, Überholtes entfernt. Neben den jĂŒngsten Trends vermittelt dieses Buch – wie schon seine VorgĂ€nger – die grundlegenden physikalischen ZusammenhĂ€nge, denn diese gelten ja bei allem Wandel nach wie vor.

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