Bayerisches Start-up entwickelt flüssigen Wasserstoff-Speicher

Bayerisches Start-up entwickelt flüssigen Wasserstoff-Speicher

Ein deutscher Forscher hat eine Möglichkeit gefunden, Wasserstoff flüssig und ohne Druck zu lagern. Mit einem eigenen Start-up bringt er die Technologie nun auf den Markt - in Deutschland und den USA.

Wasserstoff | Von Angela Schmid

Daimler, Hyundai, Toyota: Fast jeder der großen Hersteller entwickelt Autos mit Brennstoffzellen oder hat sogar schon Modelle auf dem Markt. Der nötige Wasserstoff lässt sich elegant mit überflüssigem Windstrom gewinnen, der Wasser per Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff spaltet. Wind-to-Gas nennt sich die Technik. Noch ist das alles nicht ganz günstig - aber vielversprechend.

"Wasserstoff ist das Erdöl der Zukunft", sagt Daniel Teichmann - und er arbeitet daran, seine Prognose wahr zu machen. Denn mit seinem jungen Unternehmen "Hydrogenious Technologies" hat er ein Verfahren entwickelt, um das Gas in einem Öl einzulagern. Der Vorteil: So lässt sich der leicht brennbare Wasserstoff statt in großen Tanks flüssig und ohne Druck speichern - und der Transport wird absolut ungefährlich. Liquid Organic Hydrogen Carrier, kurz LOHC, heißt dieses Verfahren.

Das Start-up sitzt im bayerischen Erlangen - Stromüberschüsse dürfte es künftig aber vor allem in den Windparks in Nord- und Ostsee geben. Mit der überflüssigen Energie erzeugter Wasserstoff könnte direkt vor Ort gespeichert werden. Wenn das Gas dann in der Trägerflüssigkeit LOHC chemisch gebunden ist, geht auch bei einer längeren Lagerung oder einem Transport nach Bayern nichts verloren.

Erste Testanlage

Nicht weit entfernt von Hydrogenious, im bayerischen Arzberg, testet dies bereits der Nuklearkonzern Areva. Ein Elektrolyseur wandelt die Elektrizität, die dort aus einem Solarpark kommt, in Wasserstoff um, der sofort in die Trägerflüssigkeit eingelagert wird, eine Brennstoffzelle übernimmt die Rückverstromung.

Die  LOHC-Technologie hat sich nach Angaben von Areva "sehr gut" bewährt. "Derzeit ermitteln wir noch die Langzeitzyklenstabilität und arbeiten an der Reinheit des Wasserstoffs nach der Dehydrierung. Insbesondere beim Einsatz in der Mobilität, etwa für Züge oder Busse, müssen wir hier Bestwerte erreichen. Das ist technisch und wirtschaftlich anspruchsvoll", so Areva-Sprecher Stefan Pursche.

Das Problem bei Wasserstoff bisher: Es sind sehr hoher Druck oder extrem niedrige Temperaturen nötig, um möglichst viel Gas auf vertretbaren Raum zu speichern. Anders bei LOHC. Der im Industrieöl Marlotherm gespeicherte Wasserstoff lässt sich unter Umgebungsbedingungen lagern und in großen Mengen transportieren. Spezielle Drucktanks sind nicht notwendig.

Beim Abnehmer wird der Wasserstoff wieder freigesetzt und das Öl kann erneut verwendet werden. Zudem ist die Speicherdichte um den Faktor 5 großer. Statt 300 – 350 Kilo passen fast zwei Tonnen Wasserstoff in einen Lkw. "Das Öl ist nicht giftig, nicht explosiv und schlecht entflammbar", wirbt Teichmann für seine Entwicklung. Und der Transport sei zudem sehr viel günstiger. Nach seinen Berechnungen reduzieren sich die reinen Transportkosten je nach Entfernung um etwa 85 Prozent. 

Zukunft im Schwerlast-Verkehr

Seit 2009 beschäftigt sich der Ingenieur mit der Wasserstoffspeicherung. Zuerst beim Autohersteller BMW, dann zwei Jahre als Geschäftsführer des Bayerischen Wasserstoffzentrums. 2013 gründete der Ingenieur als Spin-off-Unternehmen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und des Bavarian Hydrogen Centers seine Firma Hydrogenious Technologies in Erlangen, meldete zusammen  mit seinen Mitgesellschaftern 27 Patente an und kann sich mittlerweile den Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft ins Regal stellen und sich über den 1. Platz beim deutschlandweiten Science4Life Venture Cup freuen.

Export in die USA

Jetzt gehen die ersten drei Anlagen zur Speicherung und auch Freisetzung von Wasserstoff nach Tennessee in die USA an eine Firma für Wasserstofflogistik. Interesse gebe es auch in Kalifornien, so Teichmann. "Der dynamischste Markt ist für Wasserstoff aber im Moment China, wo hunderte von Wasserstoffbussen in Betrieb gegangen sind", erklärt er.

Die Zukunft in Deutschland sieht der 34-jährige vor allem im Schwerlastverkehr. Nach der Dieseldebatte hätten die Hersteller von Zügen, Bussen und Lkw den Handlungsbedarf erkannt. Dürfen Lkw und Busse nicht mehr in die Städte, haben sie ein Problem. "Dies ist den Unternehmen klar geworden", so der CEO. "Da passiert gerade sehr viel" berichtet er - und hat seine Belegschaft deshalb auf fast 50 Mitarbeiter aufgestockt.

Auch der Automarkt ist in Bewegung. Der koreanische Automobilhersteller Hyundai hat eine neue Generation seiner wasserstoffbetriebenen Fahrzeugs mit einer Reichweite von 800 Kilometern angekündigt. Der noch namenlose SUV mit 120 kW (163 PS) kommt 2018 auf den Markt. "Wir werden den Anteil alternativer Antriebe unter unseren Fahrzeugen weiter deutlich steigern", sagt Hyundai-Deutschlandchef Markus Schrick. Wasserstoff sei dabei ein entscheidender Baustein. Problem ist bislang das Tankstellennetz, das faktisch nicht existiert. Doch auch da geben sich die Autobauer optimistisch.

Energieverluste durch Lagerung

LOHC hat aber auch einen Haken: "Die Einlagerung ist ein zusätzlicher chemischer Prozess, wodurch Wirkungsgradverluste entstehen", erklärt Henriette Triebke, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO. Außerdem gehe beim Entladen des Wasserstoffträgers ein großer Teil der Energie in Form von Wärme verloren.

Dennoch gibt es nun auch einen großen Test-Tank auf dem Fraunhofer-Gelände. Dort lagert das Wasserstoff-Öl-Gemisch, bis es zurück in Strom verwandelt wird. So soll der Wasserstoff Energie für Elektroautos liefern. Ein Jahr dauerte der Aufbau und die Genehmigung des Speichers, der jetzt zusammen mit einem Lithium-Ionen-Speicher eine Flotte von Elektroautos laden soll.

Eingebunden ist der Speicher in ein kleines intelligentes Stromnetz (Micro Smart Grid) mit einer 30-Kilowatt-Photovoltaikanlage, einem 100-Kilowattstunden-Lithium-Batteriespeicher, 30 Ladestationen für Elektrofahrzeuge sowie einer Gleichstromschnellladestation mit 50 Kilowatt Leistung. Damit wollen die Fraunhofer-Forscher die intelligente Kopplung erneuerbarer Energien, Speichermöglichkeiten und Elektromobilität auf ihre Alltagstauglichkeit hin testen und Betriebsstrategien erforschen.

"Wir brauchen dringend politische Unterstützung für den Ausbau der Speichertechnologien. Deutschland investiert jedes Jahr mehr als 20 Milliarden Euro in den Ausbau erneuerbarer Energien. Ohne zusätzliche Speicherkapazitäten gefährden wir zunehmend die Versorgungssicherheit", sagt Areva-Sprecher Pursche. Wie groß diese Gefahr tatsächlich ist, lässt sich sicher diskutieren. Doch klar ist: Speichertechnologien wie Teichmanns LOHC können die Energiewende weiter beschleunigen.

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