Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 5.6

Teil 5.6 | Unterirdische Kavernen

Die Idee der unterirdischen Speicherung rĂŒhrt ursprĂŒnglich vom Erdgas her, weil dieser fossile EnergietrĂ€ger seit Jahrtausenden unter Tage eingelagert ist und dort noch heute eingelagert wird. Es ist somit durchaus realistisch, dass alte ErdgaslagerstĂ€tten zu WasserstofflagerstĂ€tten umfunktioniert werden. Um eine Verunreinigung von Wasserstoff mit Erdgasresten zu vermeiden, könnten anstelle der Erdgashöhlen auch Aquifere oder alte Salzstöcke ausgewaschen und in die entstehenden FreirĂ€ume H2-Gas gepumpt werden. Salzkavernen werden durch gezieltes Auslösen von Salz mithilfe von Wasser erzeugt. DafĂŒr sind folgende Schritte notwendig:

  • Abteufen einer Bohrung in den Salzstock
  • Installation der Verrohrungen
  • Einleiten von Frischwasser in den Salzstock, soltechnisches Erstellen des Kavernenhohlraums und
    Ableiten der entstehenden Sole
  • Installation der Bohrlochkomplettierung fĂŒr den Gasbetrieb
  • ErstbefĂŒllung des Speichers

Zylindrische Salzkavernen können Durchmesser von mehr als 50 m und Höhen bis zu 350 m haben und weisen damit ein Volumen von 700.000 m³ und mehr auf. Der Betriebsdruck liegt zwischen etwa 50 und 160 bar, so dass rund 70 Millionen Nm³ Wasserstoff als Arbeitsgas in einer solchen Kaverne speicherbar sind.

Die Ausmaße eines Salzstocks ermöglichen normalerweise die Anlage einer grĂ¶ĂŸeren Anzahl von Salzkavernen. Damit kann die KapazitĂ€t den Erfordernissen angepasst werden. In Norddeutschland befinden sich zahlreiche Salzstöcke, die fĂŒr die Anlage von Salzkavernen geeignet sind. Diese wurde allerdings bislang hauptsĂ€chlich fĂŒr die Speicherung von Erdgas genutzt.

Abb. 26: Salzkavernen
Salzkavernen.jpg
Quelle: KBB

Die Kosten der Herstellung einer Salzkaverne bewegen sich in einem vertretbaren Rahmen, wie die Integration von Salzkavernenspeichern in das Erdgasnetz beweist, und werden durch die technischen Installationen und die Energiekosten der Wasser-/Soleförderung dominiert. Die Eignung von Salzkavernen fĂŒr die Speicherung von Wasserstoff ist fĂŒr mehrere FĂ€lle nachgewiesen. Ehemals wurde in Frankreich und Deutschland Stadtgas mit seinem hohen Wasserstoffanteil auf diese Art gespeichert, aktuell werden in Teesside, Großbritannien (seit den 1970ern), und in Texas, USA, Wasserstoffkavernen erfolgreich betrieben. Sie dienen zur Anpassung der örtlichen Wasserstofferzeugung und -abnahme.

Die Eignung von Wasserstoffspeichern im geologischen Untergrund lĂ€sst sich, was ihre Dichtheit betrifft, anhand der Dicke der Wandung verdeutlichen: Durch 900 m dickes Salzgestein extrem geringer PermeabilitĂ€t treten auch unter ungĂŒnstigen Bedingungen Leckagen höchstens in der GrĂ¶ĂŸenordnung von < 0,02 Prozent pro Jahr auf. Die Speicherung von Wasserstoff in Salzkavernen kann somit als durchaus gangbarer Weg betrachtet werden. [Hamelmann, 2008]

Aktuell befassen sich in Deutschland mehrere wissenschaftliche Projekte mit Salzkavernenspeichern. Dabei geht es nun nicht mehr um die grundsĂ€tzliche Machbarkeit, sondern um die Erprobung im Rahmen von Energiesystemen. So wird beispielsweise im Projekt HYPOS in einer Modellregion in Ost- und Mitteldeutschland eine bestehende Kaverne ĂŒber mehrere Jahre hinweg teilweise mit Wasserstoff gefĂŒllt. Im Projekt HyCavMobil geht es ergĂ€nzend um die Fragen der MaterialbestĂ€ndigkeit und WasserstoffqualitĂ€t im Zusammenhang mit einer großtechnischen Wasserstoffspeicherung in Kavernen fĂŒr MobilitĂ€tsanwendungen. Die Studie Plan-DelyKaD dagegen untersucht konkrete Potenziale in Norddeutschland und geht der Frage nach, mit welchen GeschĂ€ftsmodellen die Produktion und Speicherung von Wasserstoff in Kavernen denkbar wĂ€re.

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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