Vom Pionier zum Nachzügler

Bohrloch für Geothermie in Island
Bohrloch für Geothermie in Island, © ON Power, Island

Island hat früh die Chancen von Wasserstoff und Brennstoffzellen für den Transportsektor erkannt – aber leider bis heute wenig daraus gemacht. Ende des vergangenen Jahrtausends galt das nordische Eiland als Vorreiter in Sachen Wasserstoff, weil dort die Vision einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft als durchaus realisierbar angesehen wurde.

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Energiewende – Wort oder Unwort des Jahres?

Energiewende – dieses Wort hat das Potential, erstmalig in der Geschichte sowohl Wort des Jahres als auch Unwort des Jahres zu werden. Seit der Atomreaktorkatastrophe in Fukushima 2011 wird viel über die Energiewende diskutiert, obwohl der Begriff eigentlich gar keinen Sinn macht, schließlich kann man Energie nicht wenden, oder besser gesagt kann ich es jedenfalls nicht.

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Wasserstoff aus Kläranlagen

Das Thema Wasserstoff ist inzwischen in vielen Köpfen. Der Wissensstand, den der Einzelne darüber hat, ist jedoch sehr unterschiedlich. Zwar kann man sich über das Internet selbst Informationen beschaffen, allerdings ist es gar nicht so einfach, diese zu filtrieren, damit man am Ende die wichtigsten Fakten über Energieversorgung und Energiespeicher sowie Stromnetze und Stromanbieter hat.

Forscher engagieren sich intensiv in den verschiedenen Betriebsfeldern der erneuerbaren Energie (Windenergie, Sonnenenergie, Biomasse, Geothermie und Wasserkraft). Aber auch am Wasserstoff als alternativer Stromspeicher wird intensiv gearbeitet. Das größte Manko, was der Wasserstoff bisher beinhaltete, konnte nun ausgeräumt werden: die teure und aufwendige Erzeugung. Vielleicht ist hier die Kläranlage eine Lösung. Denn Forscher haben ein Verfahren entwickelt, bei dem Bakterien ohne zusätzliche Stromzufuhr in nur einem Arbeitsschritt zu Wasserstoffgas werden. Die Zersetzung von organischem Material durch Bakterien ist hier ein wichtiger Bereich.

Im kleinen Modell hat es bereits gut funktioniert. Rechnet man die Ergebnisse dieses Labormodells maßstabsgetreu hoch, könnte ein Prototyp 1.000 Liter Wasserstoff pro Tag und Kubikmeter Zellgröße produzieren. Durch dieses Verfahren würde es möglich, reines Wasserstoffgas klimafreundlich und ohne weitre Stromzufuhr herzustellen, erklären Bruce Logan und Younggy Kim von der Penn State University. Setzt man nun die Anlage in einer Kläranlage ein, hat man gleich doppelten Nutzen: zum einen den Wasserstoff und zum anderen die Reinigung des Abwassers.

Eike Rossow

Wasserstoff nachhaltig erzeugen

Die Sonne ist die größte und ergiebigste Energiequelle, die der Menschheit aus heutiger Sicht zur Verfügung steht. Selbst aus 150 Mio. Kilometern Entfernung liefert sie ohne Unterlass die 15.000-fache Menge des täglichen Primärenergiebedarfs der gesamten Erdbevölkerung. Wird ein Teil dieser Solarenergie zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet und dieser dann zur weiteren Nutzung zwischengespeichert und verteilt, spricht man von der solaren Wasserstoffwirtschaft. Aber ist dies so überhaupt realisierbar oder ist das alles eine Utopie?
Dass dem Wasserstoff beim Thema Energie in den kommenden Jahren eine zunehmende Bedeutung beigemessen werden muss, ist mittlerweile kaum noch zu übersehen, auch wenn die Entwicklung nicht ganz so rasch voranschreitet, wie noch vor einigen Jahren prognostiziert. Ebenso wahrscheinlich ist, dass Solarenergie zukünftig einen nennenswerten Anteil an der Energieversorgung übernehmen wird. Warum also nicht beides miteinander kombinieren?
Ein erstes dementsprechendes Konzept hatte seine Ursprünge in den 1950er Jahren. Auch das Ludwig-Bölkow-Systemtechnik-Institut sowie der Club of Rome verfolgten bereits vor etlichen Jahren Überlegungen, im Sonnengürtel der Erde (z. B. Sahara) große Solaranlagen einzusetzen und den dort erzeugten Strom nach Europa zu transportieren – wahlweise per Stromleitung oder in Form von Wasserstoff. Seit Mitte 2009 gibt es ein Konsortium aus zahlreichen großen, vornehmlich deutschen Unternehmen, die diese Grundidee in die Realität umwandeln wollen: Desertec soll Energie von Afrika nach Europa bringen. Wasserstoff als Energiespeicher kommt hierbei allerdings nicht mehr vor.
Sinn macht ein Solar-Wasserstoff-System nur dann, wenn wirklich keine fossilen Energieträger benutzt werden, die die Umwelt- und Schadstoffbilanz negativ ausfallen lassen würden. Stattdessen muss die nicht-fossile Primärenergie (Sonnenenergie) zunächst in Sekundärenergie (Strom) umgewandelt werden, damit anschließend mithilfe dieser Energie Wasserstoff erzeugt werden kann. Dies erfolgt in der Regel per Elektrolyse. Der Wasserstoff steht dann als Sekundärenergieträger zur Verfügung, der entweder direkt genutzt oder über weite Strecken transportiert werden kann. Anstelle der Sonnenenergie kann selbstverständlich auch jede andere erneuerbare Energiequelle genutzt werden wie beispielsweise Windenergie (s. HZwei-Heft Okt. 2010), Wasserkraft, Erdwärme oder Bioenergie.
Eine reale Beispielanlage, die nicht Sonnenenergie, sondern Wasserkraft verwendet, steht in British Columbia in dem kleinen Örtchen Bella Coola. Nahe dem westkanadischen Dorf befindet sich ein Wasserkraftwerk. Ein Teil des dort anfallenden Stroms wird für die Elektrolyse genutzt. Der in diesem so genannten Hydrogen-Assisted-Renewable-Power-System (HARP) erzeugte Wasserstoff wird gespeichert oder zum Betrieb einer Brennstoffzelle genutzt. Der in der Brennstoffzelle erzeugte Strom wird dann bei Bedarf in das autark arbeitende, kommunale Netz eingespeist, wodurch die 1.900 Einwohner zählende Gemeinde jährlich etwa 200.000 Liter Diesel einsparen kann. Bevor HARP jedoch richtig in Betrieb geht, ist ein Testlauf vorgesehen. Der Projektleiter Allan Grant erklärte: „Dieser Feldversuch wird letztlich nicht nur zu einer Optimierung unseres Systems führen, sondern uns auch Informationen darüber geben können, in welchen Bereichen derartige Systeme überhaupt sinnvoll sind.“

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