Metallhydrid als H2-Speicher für alpines Wohnhaus

Saisonale Speicherung von Wasserkraft

GAT-WAT
Knappenhaus mit H2green-Energieversorgung, © GKN
© GKN

Bislang erfolgt die Speicherung von Wasserstoff in der Regel in gasförmigem Aggregatzustand – sowohl im mobilen als auch im stationären Sektor. Es gibt aber noch andere Möglichkeiten: So hat ein Firmenverbund in einem Südtiroler Wohnhaus dieselbe Technologie zur Anwendung gebracht, die auch in brennstoffzellenbetriebenen U-Booten eingesetzt wird: Metallhydridspeicher. Mit deren Hilfe wird im Rahmen eines Demonstrationsprojekts ein saisonaler Energietransfer von Wasserkraft vom Sommer in den Winter getestet.

Statt Wasserstoff bei hohem Druck (gaseous hydrogen, GH2) oder bei tiefen Temperaturen (liquid hydrogen, LH2) zu speichern, können die H2-Moleküle auch in Metallverbindungen eingebunden werden. Die volumetrische Speicherdichte in derartigen Metallhydridspeichern ist – verglichen mit Druckgasflaschen – relativ hoch.

Im Knappenhaus in Prettau wurde 2019 ein 10-kW-Energiesystem mit solch einem Metallhydridspeicher eingebaut und seitdem erprobt. Wird das Metallhydrid mit Wasserstoff befüllt, wird Wärme freigesetzt (exotherm). Soll der Speicher H2-Gas abgeben, muss er erwärmt werden (endotherm), damit sich die Moleküle aus der Gitterstruktur herauslösen. Die thermische Energie für die Desorption (H2-Abgabe) wird dem Brennstoffzellensystem entnommen, um den gespeicherten Wasserstoff aus der Gitterstruktur des Metallhydrids zu desorbieren. Zusätzlich sind ein Holzpelletofen für die Wärmeversorgung sowie vier Lithiumeisenphosphat-Akkumulatoren mit rund 10 kWh Speicherkapazität für die unterbrechungsfreie Stromversorgung installiert.

Das Knappenhaus im Ahrntal liegt auf 1.400 m Höhe und verfügt über keinen öffentlichen Stromanschluss. Stattdessen wird das umfangreich sanierte und ausgebaute Gebäude in den italienischen Alpen über eine Pelton-Wasserturbine (8 kW) mit Energie versorgt. Da der Wasserzufluss aber frostbedingt im Winter geringer ist, gab es früher einen Ölgenerator, für den eine Alternative gefunden werden sollte.

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Mit dem 2019 realisierten Feststoffspeicher kann nun aus dem gereinigten Quellwasser mit dem Strom der Turbine per Elektrolyse Wasserstoff produziert und in den Metallpellets (Eisen-Titan-Legierung) eingelagert werden. Bei Bedarf – vor allem im Winter – kann die chemisch gespeicherte Energie dann mithilfe einer Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle in Strom und Wärme umgewandelt werden. Die kompakte Einheit ist auf rund 6 kW elektrische Leistung gedrosselt und liefert mit einem Wirkungsgrad von rund 50 Prozent Strom und Wärme.

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2 Gedanken zu „Metallhydrid als H2-Speicher für alpines Wohnhaus“

  1. Die Frage dürfte vor allem sein, was das Demonstrationsprojekt kostet und was Alternativen kosten – bspw. ein größerer Akku+PV. Denn der Verweis auf den Einsatz in brennstoffzellenbetriebenen U-Booten ist nun nicht gerade ein Garant für Wirtschaftlichkeit.
    Technisch ist Vieles möglich – Wirtschaftlichkeit ist aber die Bedingung für eine breiten Einsatz in der Praxis.

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