In Sachsen entsteht Europas erstes Wasserstoff-Speicherkraftwerk. Das Unternehmen Ambartec AG und die TU Bergakademie Freiberg haben ein gemeinsames Projekt gestartet, das vom sächsischen Wirtschaftsministerium mit vier Millionen Euro gefördert wird. Wirtschaftsminister Dirk Panter (SPD) überreichte bei einem Besuch am Standort einen symbolischen Förderbescheid.
Bei dem Projekt geht es um weit mehr als den Bau eines Kraftwerks: Ziel ist die Entwicklung einer innovativen Technologie zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff. Die Methode basiert auf einer chemischen Reaktion, bei der Wasserstoff mit Eisen-Nuggets reagiert und seine Energie in Form von Eisenoxid gespeichert wird. Diese Technologie soll einen sicheren und kostengünstigen Wasserstofftransport ermöglichen, sagt Matthias Rudloff, CEO und einer der drei Unternehmensgründer von Ambartec, im Gespräch mit pv magazine.
Da der Wasserstoff nicht unter hohem Druck oder in tiefgekühltem Zustand transportiert werden muss, entfallen die mit anderen Speichermethoden verbundenen Risiken und hohen Energieaufwände, so Rudloff. Zudem entstünden keine umweltschädlichen Produkte, die bei Havarien in die Umwelt austreten könnten, wie es beispielsweise bei der Speicherung in Form von Ammoniak der Fall sein kann. Auch die Gefahr von Explosionen, wie sie bei herkömmlichen Drucktanks besteht, wird minimiert.
Wasserstoffspeicherung durch Eisenoxid
Das Verfahren funktioniert durch eine chemische Reaktion: Wasserstoff wird drucklos bei 400 Grad Celsius mit oxidierten, also rostigen, Eisen-Nuggets in Verbindung gebracht, wodurch das Eisenoxid reduziert wird. Dabei entsteht Wasserdampf, zurück bleibt reines Eisen. Der Wasserdampf kann von der Anlage zur Elektrolyse, also der Produktion von mehr Wasserstoff, wiederverwendet werden. Diese reinen Eisen-Nuggets können anschließend per Container transportiert werden. Die Ambartec-Container seien kompatibel mit gängigen Transportmitteln wie Lkw, Zügen oder Schiffen. Bei höheren Handelsvolumina ließen sich auch Schüttgutschiffe einsetzen.
Zur Rückgewinnung des Wasserstoffs wird den Eisen-Nuggets heißer Wasserdampf zugeführt. Diese oxidieren, also rosten, bei diesem Prozess. Bei der Reaktion entsteht Eisenoxid und Wasserstoff bleibt übrig. Der Wasserdampf wird unter dem Druck zugeführt, mit dem Wasserstoff bereitgestellt werden soll. Beim Ausspeichern kann der heiße Wasserstoff durch einen Wärmetauscher in der Anlage dafür genutzt werden, den Wasserdampf auf die nötige Temperatur zu bringen und die Gesamteffizienz des Systems zu erhöhen.
Hohe Effizienz
Laut Ambartec können etwa 79 Prozent der eingesetzten elektrischen Energie in Form von Wasserstoff gespeichert und wieder freigesetzt werden. Das System benötigt etwa 3,2 Kilowattstunden Strom pro gespeichertem Kilogramm Wasserstoff, wobei der größte Teil dieser Energie für die Reduktionsreaktion verwendet wird. Durch Wärmerückgewinnungssysteme kann dieser Energieverbrauch weiter optimiert werden. Die Roundtrip-Effizienz, also von Stromquelle über Einspeicherung in Form von Wasserstoff bis zur Ausspeicherung und Rückverstromung in einer Brennstoffzelle, soll für das System Ambartec zufolge bei rund 65 Prozent liegen. Zum Vergleich: Druckgassysteme oder Flüssiggassysteme erreichen Effizienzgrade von 30 bis 35 Prozent.
Auch der Wasserverbrauch des Systems ist vergleichsweise gering: Rund 90 Prozent des eingesetzten Wassers können recycelt und wiederverwendet werden. Zudem kann der Speicherprozess innerhalb von nur 30 Minuten durchgeführt werden – sowohl beim Laden als auch beim Entladen des Wasserstoffs.
Kosteneinsparungen und Transporteffizienz
Ein entscheidender Vorteil dieser Technologie liege in den niedrigen Transportkosten. Derzeit kostet Wasserstoff, abhängig von der Transportform, also in Druckgasflaschen oder auf einem Druckflaschen-Trailer für Züge und Lkw, zwischen 11 und 80 Euro pro Kilogramm. Rudloff sagt, dass seine Transportmethode diese Kosten auf etwa 6 bis 8 Euro pro Kilogramm senken kann.
Ein 20-Fuß-Container kann 600 Kilogramm Wasserstoff in Form von Eisen-Nuggets speichern. Dann wiegt der Container 18 Tonnen und speichert das Äquivalent zu 20 Megawattstunden Strom. Es gibt auch eine Variante mit 900 Kilogramm Wasserstoff pro Container. Die wiegen dann 32 Tonnen und speichern 30 Megawattstunden Strom. Diese Container können an alle denkbaren Standorte in Deutschland gebracht werden, um so auch Unternehmen, die nach derzeitigem Planungsstand nicht mit dem Wasserstoffkernnetz verbunden werden sollen, mit Wasserstoff zu versorgen. Zwei 600-Kilogramm-Container, also 1,2 Tonnen Wasserstoff, passen Ambartec zufolge auf einen Lkw – das sei etwa dreimal so viel wie beim Transport mit Trailern und 200 bar Drucktanks.
Für das Jahr 2026 rechnet Ambartec mit einer Produktion von 50 Containereinheiten. Gebaut werden sie in Deutschland von diversen Fachunternehmen, mit denen Ambartec zusammenarbeitet. Wenn die Nachfrage auf 500 Container pro Jahr steigen sollte, plant das Unternehmen den Bau einer eigenen Produktionsstätte in Deutschland.
Foto: Ambartec AG
Rudloff sagt, besonders für mittelständische Betriebe, die für ihre Produktion größere Mengen Wasserstoff benötigen, die aber nicht an das Wasserstoffkernnetz angeschlossen werden, sei das System geeignet.
Betriebe, die Wasserstoff auf diese Weise beziehen möchten, erhalten von Ambartec einen Container mit der Technologie zum Ausspeichern des Wasserstoffs aus den Eisen-Nuggets. Die Eisen-Nuggets kommen dann wie bei einem Abo in vorher vereinbarten Abständen ebenfalls in einem Container direkt zum Betrieb geliefert.
Auf den ersten Blick mag die Technologie simpel klingen. Die Eisen-Nuggets so herzustellen, dass sie nicht degradieren, sei jedoch eine Herausforderung. „Wir garantieren, dass unsere Nuggets selbst nach 5000 Zyklen nichts von ihrer Speicherkapazität verloren haben“, sagt Rudloff. Die Schwierigkeit sei, die Nuggets so zu bauen, dass sie als oxidiertes Material nicht zerbröseln oder versintern, also sich nicht mit einer Glasschicht überziehen.
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Wenn das alles so ist wie es da steht wäre das ja wirklich sehr schön! 65% Roundtrip ist super. Schauen wir wieviel es im Alltag auf dem Stromweg mit Elektrolyse-Speicherung-Brennstoffzelle wirklich ist, da hier sicher jeweils Maximalwerte angenommen werden. Aber ich freue mich jedenfalls auf die ersten Berichte nach der Serienfertigung und Praxiseinsatz.
Wenn ich den Abschnitt ‚Wasserstoffspeicherung durch Eisenoxid‘ richtig verstanden habe, wird der Wasserstoff – entgegen dem Titel – nicht mit rostigen Eisen-Nuggets transportiert, sondern mit reinem Eisen. Eigentlich wird überhaupt nicht der Wasserstoff transportiert, sondern nur Eisen, dass die Potenz hat, dem am Zielort wartenden Wasserdampf den Sauerstoff zu entziehen und dadurch Wasserstoff freizusetzen. Habe ich das richtig vestanden?
Satire ON :
Aus meiner Sicht wäre es zumindest überdenkswert Wasserstoff an einen günstigen und leicht verfügbaren Stoff zu binden , mit welchem Wasserstoff von sich heraus gerne eine vorübergehende Ehe eingeht . Das Zielatom könnte 0 sein ! H2 + O = H2O . H2O hat den großen Vorteil flüssig zu sein bei 275 Kelvin , und zudem ist das Molekül sehr umweltfreundlich und lebensfreundlich . Vorausgesetzt man kann schwimmen oder hat ein Yacht zur Hand, falls es in grossen Mengen von oben austritt.. Über
die Trennung des H2 im Zuge der amtlichen Scheidung von O am definierten Verwendungsort habe ich noch keine Expertise erstellt, ich denke aber daß dies einfach und ohne großen Energieaufwand möglich ist !
Satire OFF
…Im Ernst ,ich finde die obige Eisenoxid -Methode interessant, und vielleicht ist es die beste Lösung zur Zeit H2 gefahrlos auf eine Strom zu Strom – Rundfahrt zu schicken.
Ich denke ich werde mir einen diversifizierten Micro-H2 -Aktienfonds im unteren vierstelligen EURO -Bereich zusammenbasteln , und auf Werterhalt und Wertsteigerung setzen. Die bekanntesten sind : Plug Power, Nucera , Ballard Power, Nel , ITM , FuelCell Energy ,Bloom Energy …. Speziell Bloom Energy hat starkes Potenzial, technisch wie auch finanziell.
Wo werden denn die Wasserstoffatome in dem Eisen eingelagert? Der ganze H2 Input/0utput-Prozess ist mir nicht verständlich.Trotzdem hat die Methode ihren Charme. Ich denke man muss auf kleinem Raum sehr viel Oberfläche aus FE ausbreiten , damit die Einspeicherung effektiv ist . Die Nuggets sehen sehr simpel aus , und bieten doch sicher wenig Oberfläche. Ein High-End-Metall 3-D-Drucker könnte verschiedene Hexagon-Versuchsobjekte ausdrucken , und diese dürfen dann den Rost-TÜV bestehen, oder zerbröseln. Ich denke man muss im EE-Bereich immer die besten und neuesten Methoden kombinieren, um zum Erfolg zu kommen.
Was Mark Müllers Kommentar treffender noch als der redaktionelle Beitrag beschreibt bzw. hinterfragt, klingt nach nahezu gelungener Quadratur des Kreises mit Perspektive in Richtung perpetuum mobile , also fabelhaften Aussichten für kleinere Stadtwerke, energieintensive Mittelstandsbetriebe und Investoren aller Art, mit rasch und vergleichsweise effizient wie betriebssicher realisierbaren Lokal- oder Verbundlösungen nachhaltig und zukunftsorientiert Energiewende zu praktizieren. Bin gespannt, wie das mit den gut drei vom Land Sachsen an Ambartec weitergereichten EU-Fördermillionen und ein paar Hunderttausend € Hochschul-Drittmitteln klappen kann. Im Moment noch schimmern am Horizont allenfalls 50 Container und ein paar wenige Industriejobs für bislang mutmaßlich befristet angestelltes Hochschulpersonal.
Normalerweise halte ich Wasserstoffthemen für Zeitverschwendung, aber bei „TU Bergakademie Freiberg“, spitze ich die Ohren. Das ist weltweit eine sehr angesehene Uni in ihrem Spezialgebiet. Wenn der heilige Gral der Wasserstoffnutzung gehoben wird, dann von dort.
Auch die ETH Zürich fährt unter Professor W. Stark schon einen Pilot mit dieser Art von Speicherung. Auch die ETH gilt eher nicht als speziell esoterisch.
Der Informationsgehalt dieses Artikels tendiert zu Null, da absolut wesentliche Informationen nicht mal am Rande erwähnt werden ! ===>
Auf Wikipedia, mit dem Titel „Wasserstoffspeicherung“ erfährt man dann, was tatsächlich Stand der Technik ist – an welchem sich eigentlich die Forscher der „Bergakademie“ vergleichend messen müssten –
indem die „Bergakademie“ -seriöserweise- ihren tatsächlichen technischen Fortschritt (oder das, was man sich seriöserweise erhofft, noch erreichen zu können) gegenüber „konkurrierenden“ anderen Speichertechniken so seriös und nachprüfbar wie möglich darstellt !
Was mir als technisch qualifierter Mensch sofort auffiel:
Die als Speichermedium angepriesenen „Eisen-Nuggets“ haben -im Verhältnis zur reaktiven Oberfläche ein Mammut-Gewicht – ein möglichst leicht-gewichtig poröser „Wasserstoffträger“ wäre wohl das deutlich bessere Speichermedium ?!
Abschliessend:
Es fehlt mir jegliche Perspektive/ jeglicher Beweis-Ansatz, warum/ der „Versuchsansatz“ der „Bergakademie“ deutlich bessere Endergebnisse erhoffen lässt, als all die längst beschrittenen anderen Wege, welche teils auf Wikipedia nachesbar !?!
Ich denke, die Methode wird gut überlegt und getestet sein, um Wasserstoff z.B. zu Tankstellen zu liefern ( bzw. Ihn eigentlich dort entstehen zu lassen. ) Dann muss man nur noch darauf hoffen, dass sich die Berichte über weißen bzw. goldenen Wasserstoff aus natürlichen Vorkommen bewahrheiten. Denn genug sauberen Strom, um den Wasserstoff aus Wasser zu elektrolysieren, werden wir in absehbarer Zeit nicht übrig haben. Aber wenn der natürliche Wasserstoff förderbar wird, ergibt sich eine saubere Kette vom Erdinneren bis zum sauberen Automobil, das nur Wasserdampf ausstösst. Dann will ich einen Toyota Mirai II haben. 😊
Innovation ?
Wer „Wasserstoffspeicherung“ googelt,
steht wohl -wie ich- vor der Frage,
was denn am „neuen“ Verfahren der Bergakademie interessant und förderwürdig genug sein soll !
Zitat: „Im Ernst ,ich finde die obige Eisenoxid -Methode interessant, und vielleicht ist es die beste Lösung [..]“
najaaaaa… es ist evtl. EINE Lösung.
Ammoniak wäre ein weiterer, der ebenfalls sehr gut dafür geeignet ist.
Bis dato ist mir aber keine Gegenüberstellung bekannt. Wird wohl jedes Verfahren sein Vor und Nachteil haben. Siehe Diesel vs. Benzin.
..übrigens wird mit dem Verfahren kein Wasserstoff transportiert, sondern lediglich reines Eisen. Der Wasserstoff wird erst gewonnen, wenn man das Eisen mit heißem Wasserdampf reagieren lässt. Dann wird nämlich der Wasserdampf zu Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt und der Sauerstoff verbindet sich mit dem Eisen. Das rostige Eisen kann anschließend zurück transportiert werden und mit Wasserstoff wieder zu reinem Eisen reduziert werden.
So funktioniert jedes Stahlwerk, das mit Wasserstoff statt Kohle betrieben werden soll.
Lieber Rüdiger,
google bitte „Wasserstoff-Speicherung“ –
und Du wirst sehen, dich in deiner Verfahrensbeschreibung etwas geirrt zu haben.
Wieso? Rüdiger beschreibt das doch richtig. Die im Wasserstoff enthaltene Energie wird durch die Reduktion des Eisens in Form von Rein-Eisen als chemische Energie gespeichert. Die Bildunterschrift im Artikel (Speicherung in Form von Eisenoxid) ist hingegen falsch. Das Eisenoxid ist der entladene Speicher. An den Versuch im Chemieunterricht, bei dem die Stahlwolle lichterloh brannte, kann ich mich noch gut erinnern – non scholae, sed vitae discimus.