Wasserstoff als chemischer Energiespeicher

Wasserstoff als chemischer Speicher für eine zukünftige Energiewirtschaft – über dieses Thema haben am 8. und 9. Mai 2012 rund 150 Teilnehmer im Rahmen des Deutschen Wasserstoffkongresses diskutiert. Gastgeber in der Landesvertretung des Landes Nordrhein-Westfalen in Berlin war die EnergieAgentur.NRW, die diese Veranstaltung gemeinsam mit dem Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) organisierte.

Das Programm war weniger technisch, sondern eher energiepolitisch ausgerichtet. Dr. Frank-Michael Baumann, Geschäftsführer der EnergieAgentur.NRW, begründete dies in seiner Begrüßungsrede mit den Worten: „Wir haben bewusst den Schwenk von der Wissenschaft in die Wirtschaft vorgenommen, denn der Wasserstoff ist unserer Meinung nach mittlerweile in der Wirtschaft angekommen.“ In diesem Sinne erhielt am ersten Veranstaltungstag insbesondere die Energiewirtschaft das Wort, um aus ihrer Sicht die Bedeutung und Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff als Energiespeicher darzustellen.

Als erster Referent trat allerdings zunächst Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamtes, an das Rednerpult. Dieser kam nicht umhin, vorauszuschieben, dass „das UBA gar nicht mehr so gegen Wasserstoff eingestellt ist“, wie es noch vor Jahren der Fall war. Anschließend befasste sich Flasbarth mit der Zielvorgabe, bis zum Jahr 2050 die CO2-Neutralität im Stromnetz zu erreichen. Dafür sei eine langfristige Planung notwendig: „35 % Erneuerbare-Energien-Anteil in 2020 werden sicher erreicht, vielleicht sogar 40 %.“ Für die Zeit danach werde aber die zentrale Frage sein: „Schaffen wir es, geeignete Energiespeicher zur Verfügung zu stellen?“ Wasserstoff und später dann auch Methan bescheinigte er dafür ein großes Potential: „Wir glauben, dass mit diesen chemischen Speichern die wesentlichen Engpässe in Deutschland zu meistern sind.“

Demgegenüber gab Dr. Oliver Weinmann, Geschäftsführer der Vattenfall Europe Innovation GmbH, zu bedenken: „Der Markt gibt es nicht her, dass heute in chemische Speicher investiert würde. Das wird sich auch in de nächsten zwei, drei oder vier Jahren nicht ändern.“ Er baut deswegen auf vier Säulen, um erneuerbare Energien noch besser ins Netz integrieren zu können, von denen die erste die Erweiterung des Stromnetzes ist: „Ohne Netzausbau wird es nicht gehen.“ Die zweite Säule ist für ihn die Optimierung konventioneller Technik. Als Drittes nannte Weinmann Smart Grids sowie Lastmanagement und als Viertes geeignete Energiespeicher.

Für den alten und neuen DWV-Vorsitzenden Dr. Johannes Töpler ist „Wasserstoff nicht nur ein Faktor in einer zukünftigen Energiewirtschaft, sondern auch ein Vektor, der die Richtung anzeigt, in die die Entwicklung geht“. Derzeit scheint allerdings noch offen zu sein, wann diese Zukunft Realität werden könnte. Erste Demonstrationsprojekte laufen zwar derzeit an, bis diese Technologie jedoch energiewirtschaftlich von Bedeutung werden kann, dürften noch etliche Jahre vergehen. Bis dahin müssen zunächst Elektrolyseure weiter erprobt und anschließend in entsprechender Stückzahl beziehungsweise Größe produziert werden.

Am zweiten Tag kam dann als Eröffnungsredner Udo Paschedag, der Staatssekretär im Klimaschutz- und Umweltministerium von Nordrhein-Westfalen, zu Wort, der erklärte: „Die NRW-Landesregierung ist davon überzeugt, dass Wasserstoff ein wichtiger Faktor in der künftigen Energiewirtschaft sein wird und wird deshalb die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie weiterhin unterstützen.“ Paschedag konkretisierte auch gleich die Art dieser Unterstützung und nannte beispielsweise Steuerbefreiungen für den Strom, der zur Wasserstofferzeugung genutzt wird: „Hier bedarf es eines Marktprogramms. […] Hier muss geklotzt, nicht gekleckert werden.“ Angesichts derartiger Äußerungen zeigte sich dann auch Frank-Michael Baumann zuversichtlich, dass seine Arbeit bei der EnergieAgentur.NRW auch nach den Wahlen vom 14. Mai 2012 unverändert fortgeführt werden könne.

Insgesamt konnte der Kongress angesehen werden als geeignete Bündelung der bisherigen Ansätze zum Thema „H2 als Energiespeicher“, die im Jahr 2008 mit der VDE-Studie ihren Anfang gefunden hatten. Seitdem hat es wiederholt Workshops, Studien sowie erste Demonstrationsprojekte gegeben, die Ende 2011 in die Gründung der Plattform performing energy mündeten. Nun gilt es, die Technik und die Geschäftskonzepte so weit zu entwickeln, dass sie den Einsatz von Wasserstoff als Energiespeicher auch wirtschaftlich interessant machen. Nach Aussage von Ulrich Bünger vom LBST ist das Erreichen dieses Ziels noch vor 2025 wünschenswert.

Lithium-Polymer-Akku von DBM Energy besteht Tests

Mirko Hannemann darf sich rehabilitiert fühlen. Der Geschäftsführer von DBM Energy, der im Oktober 2010 mit seiner Weltrekordfahrt über 600 km für Furore gesorgt hatte (s. HZwei Jan. & Apr. 2011), präsentierte auf der Hannover Messe den Nachbau seines lekker Mobil (Audi A2) auf dem Stand des Bundeswirtschaftsministeriums. In den vorherigen Wochen hatten sowohl die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) als auch die DEKRA die Kolibri-Batterie des Berliner Unternehmens und auch deren Fahrzeug getestet, nachdem unmittelbar nach der Rekordfahrt Kritik an der Informationspolitik von DBM laut geworden war. Als das Demonstrationsfahrzeug kurz vorm Jahresende 2010 bei einem Brand in einer historischen Lagerhalle beschädigt wurde, häuften sich in den Medien die Mutmaßungen über angebliche zwielichtige Machenschaften, die aus heutiger Sicht jedoch nicht bestätigt werden konnten. Insbesondere von Seiten des ADAC hatte es eine überaus skeptische Berichterstattung gegeben. Einige Annahmen eines motorwelt-Redakteurs können aus heutiger Sicht jedoch als Fehleinschätzungen beziehungsweise schlecht recherchierte Ungenauigkeiten eingeordnet werden.

Mitte Januar 2011 übergab DBM einige Lithium-Polymer-Akkus zu Testzwecken an Prof. Dr. Volkmar Schröder, Leiter der Fachgruppe II.1 „Gase, Gasanlagen“ bei der BAM, der diese sogenannten Kolibri-AlphaPolymer-Batterien gemäß dem „UN-Prüfhandbuch zur Beförderung gefährlicher Güter“ mehrere Wochen auf Sicherheit überprüfte. Gemäß einer DBM-Meldung vom 1. April 2011 ergaben diese Untersuchungen, dass die „Kolibri-Technologie die erforderlichen Sicherheitsstandards zu Luft, Land und Wasser erfüllt.“ Weiter heißt es: „Die Zellen der DBM Energy haben alle diese Prüfungen (extreme Klima- und Luftdruckschwankungen, elektrische Kurzschlüsse, Überladung oder Falschpolung sowie starke mechanische Einflüsse wie Schwingungen, Stoß und Aufprall) bestanden.“ Bei den zusätzlich durchgeführten Unterfeuerungsversuchen zeigte sich die Batterie als explosionssicher und nicht brandbeschleunigend, so dass Schröder konstatierte, die Batterie „erfüllt voll die Sicherheitserfordernisse.” In einem Video, das auf der Website des Bundeswirtschaftsministeriums zu finden ist (www.ikt-em.de), können alle Tests sowie deren Ergebnisse eingesehen werden. Prof. Schröder äußert sich darin mit den Worten: „Die bisherigen Prüfungen sind alle positiv verlaufen.“

Zusätzlich wurde Mitte März 2011 eine nachgebaute Version des Rekordautos, das im Vergleich zur damaligen 600-km-Fahrt mit einer kleiner dimensionierten Batterie ausgestattet war, ans DEKRA-Prüfzentrum nach Klettwitz geliefert. Auf dem dortigen Rollenprüfstand bewältigte das 1.340 kg schwere Fahrzeug einen Reichweitentest gemäß Prüfnorm ECE-R 101 2000, einer Regelung zur Messung der elektrischen Reichweite mit Elektroantrieb betriebener Fahrzeuge. Auf Nachfrage der HZwei-Redaktion erklärte die DEKRA, dass „der Test erfolgreich verlaufen ist.“ Die erreichte Fahrstrecke lag mit der 63 kWh fassenden Batterie bei 454,8 Kilometern. Mit einem Energiegehalt des Originalmodells (98,8 kWh) wären rein rechnerisch 714 km realisierbar gewesen. Nach Angaben des Bundeswirtschaftsministeriums verfügt der umgebaute Audi A2 (Baujahr: 2004) mit 5-Gang-Halbautomatik über eine Leistung von 22 kW und eine Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h. Die Batterie weist einen Einsatzbereich von -20 bis +60 °C auf, die BAM testete über eine Temperaturspanne von -40 bis +75 °C.

Die in der Batterie eingesetzten Zellen basieren auf einer im Jahr 2005 entwickelte spezielle chemische Zusammensetzung, die über einen äußerst niedrigen Elektrolytanteil verfügt. Die Batterie wird somit zu den Feststoffspeichern gezählt. Hannemann erklärte gegenüber HZwei: „Wir haben Zellen, die laufen seit 2005, das entspricht weit über 5.000 Zyklen, ohne dass sie wesentliche Ermüdungs- oder Alterungserscheinungen aufweisen.“ Außerdem betonte der Jung-Unternehmer, dass das Thema Elektromobilität lediglich einen kleinen Teil der Aktivitäten von DBM ausmache, der Schwerpunkt der Tätigkeiten liege bei Kraftwerksspeichern (Großbatterien zur Stromspeicherung und fürs Lastmanagement).

DBM, das als Kleinunternehmen mit rund einem Dutzend festangestellten Mitarbeitern von dem plötzlichen medialen Interesse geradezu überrollt worden war, befindet sich derzeit in einer Phase der Neuausrichtung. Dafür wurde gerade eine übergeordnete Holding, die Kolibri Power Systems AG, gegründet. Neben der Entwicklungsgesellschaft DBM zählen auch Produktionsunternehmen zur Holding, in denen über 200 Mitarbeiter mit der Zellfertigung beschäftigt sind. Dem DBM-Geschäftsführer Mirko Hannemann steht seit März 2011 Thomas Röser als Chief Operating Officer zur Seite, der sich insbesondere um die Außendarstellung des 2009 gegründeten Unternehmens kümmert.