Erneuerbare Energien gehören zu den wichtigsten Stromquellen in Deutschland. Ihr Ausbau ist eine zentrale Säule der Energiewende. Unsere Energieversorgung soll klimaverträglicher werden und uns gleichzeitig unabhängiger vom Import fossiler Brenn-, Kraft- und Heizstoffe machen.
Wind- und Sonnenenergie sind momentan die wichtigsten erneuerbaren Energieträger. In ihrem Koalitionsvertrag hat sich die neue Bundesregierung ein ehrgeiziges Ziel gesetzt. Bis 2030 sollen 80% des deutschen Strombedarfs von erneuerbaren Energieträgern stammen. Dieses Ziel soll hauptsächlich durch einen massiven Ausbau von Windkraft- und Solaranlagen erreicht werden. Auch wenn sich das im ersten Augenblick gut anhören mag, eine elementare Frage bleibt dabei offen: „Woher nehmen wir den Strom, wenn kein Wind weht oder der Himmel wolkenbehangen ist?“.
Im ungünstigsten Fall weht weder Wind noch scheint die Sonne. Man denke dabei auch an die nebelverhangenen Herbsttage. Im Gegensatz zu den für Wind- und Sonnenergie eher schlechten Wetterlagen, gibt es aber auch Tage mit einer sehr hohen Stromgewinnung. Bei starkem, flächendeckendem Wind oder an heißen Sommertagen, an denen die Sonne kräftig scheint, wird mehr Strom produziert als gerade benötigt. Die Abhängigkeit vom Wetter stellt dabei die Stromversorger vor ein großes Problem. Wie können sie eine sichere, vom Wetter unabhängige Versorgung, gewährleisten? Ein Lösungsansatz ist dabei die Umwandlung von überschüssiger Energie in lagerfähige Stoffe. In windreichen oder sonnigen Tagen, wenn mehr elektrischer Strom erzeugt als benötigt wird, speichert man so durch Umwandlung den Strom. An Tagen, an denen zu wenig Strom aufgrund einer schlechten Wetterlage produziert wird, könnten wir die gespeicherten Stoffe zurückwandeln und den benötigten Bedarf decken.
Am 21. Januar 2018 veröffentlichte der Deutschlandfunk unter dem Titel „Ich bin leidenschaftliche Europäerin“ ein Gespräch von Annalena Baerbock mit Barbara Schmidt-Mattern. Im Rahmen dieses Gesprächs fielen die Sätze: „An Tagen wie diesen, wo es grau ist, da haben wir natürlich viel weniger erneuerbare Energien. Deswegen haben wir Speicher. Deswegen fungiert das Netz als Speicher. Und das ist alles ausgerechnet.“ Hier irrt unsere neue Außenministerin, denn das Netz verteilt die Energie über Stromkabel, von den Erzeugern hin zu den Verbrauchern. Elektrische Kabel leiten den Strom weiter, können den Strom aber nicht speichern. Eine Energiespeicherung über das Stromnetz findet nicht statt.
Das Problem schwankender Stromerzeugung durch Wind- und Solaranlagen ist nicht neu. Schon seit geraumer Zeit beschäftigen sich Wissenschaftler und Ingenieure mit diesem Thema und suchen nach Lösungen. Ein Lösungsansatz ist die Erzeugung von Wasserstoff als Energieträger. Mithilfe der Elektrolyse werden zwei Wassermolekülen (2H2O) unter Einsatz von Strom zerlegt und so zwei Wasserstoffmoleküle (2H2) und ein Sauerstoffmolekül (O2) gewonnen. Dabei wird elektrische in chemische Energie umgewandelt und im Wasserstoff gespeichert. Wird der elektrische Strom für die Elektrolyse mit Hilfe von grünem Strom erzeugt, zählt auch der Wasserstoff zur grünen Energie. Mit dieser Technologie ist das Problem der Speicherung überschüssig produzierter elektrischer Energie lösbar. Wie sieht es aus, wenn dann wieder die elektrische Energie benötigt wird? Wie kann aus Wasserstoff wieder elektrische Energie gewonnen werden?
Auch hier gibt es eine Lösung, die als grüne Energiegewinnung bezeichnet werden darf: „Die Wasserstoff Brennstoffzelle.“ In einer Wasserstoff Brennstoffzelle reagiert der kontinuierlich zugeführte Wasserstoff mit einem Oxidationsmittel wie Sauerstoff. Dabei entstehen Wasser, Strom und Wärme. Diese elektrochemische Reaktion wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet und ist besonders effizient. Somit wäre der Kreis grüner Energiegewinnung durch Wind- und Sonne, Speicherung durch Wasserstoff als Energieträger und Verwendung des Wasserstoffs über die kalte Verbrennung geschlossen.
Am 28.05.2021 schrieb die Tagesschau: „Wasserstoff gilt als der Energieträger der Zukunft. Die Bundesregierung hat nun Dutzende Projekte ausgewählt, die mit mehr als acht Milliarden Euro gefördert werden sollen – darunter auch ein Autobauer.“
Es wird ein gewaltiger Kraftakt für Stromhersteller und Lieferanten, Ingenieure und die zuständigen öffentlichen Stellen für die Genehmigung von Speicheranlagen, mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien Schritt zu halten. Sonst müssen am Ende wir, die Verbraucher des Stroms, unseren Lebensstil an die Wetterlage anpassen. Kochen an sonnigen oder windreichen Tagen würde der Akzeptanz für erneuerbarer Energien nicht förderlich sein.
An der Speicherung durch die Umwandlung von Energie führt kein Weg vorbei. Wasserstoff als Energiespeicher hilft uns das angestrebte Ziel zu erreichen, von Importen fossiler Brenn-, Kraft- und Heizstoffe unabhängig zu werden. Eine von vielen Technologien der Zukunft, die momentan an die Oberfläche kommen. Es gibt schon viel erfolgreiche Grundlagenforschung, die nur noch in die Praxis umgesetzt werden muß.
[JGL]
Quellenverweise.
➘ https://www.tuev-nord.de/de/unternehmen/energie/wasserstoff/herstellung/elektrolyse-von-wasser/
➘ https://h2-news.eu/forschung/bmbf-foerdert-wasserstoff-grundlagenforschung-mit-56-mio-e/
➘ https://www.leifiphysik.de/uebergreifend/fossile-energieversorgung-grundwissen-brennstoffzelle
➘ https://www.tagesschau.de/wirtschaft/technologie/wasserstoffprojekte-foerderung-101.html
➘ https://www.deutschlandfunk.de/kandidatin-fuer-den-parteivorsitz-der-gruenen-ich-bin-100.html
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