Unterirdische Wasserstoffspeicherung zur Unterstützung der EU-Energiewende
Wasserstoff trägt dazu bei, verschiedene Herausforderungen zu bewältigen, die mit dem Übergang der EU zu einer kohlenstoffarmen Energiezukunft verbunden sind. Grüner Wasserstoff wird auf vielfältige Weise verwendet, von der Energieversorgung von Fabriken bis zur Beheizung von Wohnhäusern – und das alles ohne jegliche Umweltverschmutzung. Für eine Vielzahl von Branchen bietet er eine saubere Alternative.
Umnutzung von Salzkavernen
Salzkavernen werden bereits zur Speicherung von Erdgas genutzt. Aufgrund ihrer Größe, ihrer schnellen Lade- und Entladezyklen, ihres geringen Flächenbedarfs und ihrer natürlichen Abdichtungseigenschaften bergen diese tief unter der Erde liegenden Räume ein großes Potenzial für die Speicherung von Wasserstoff. Das EU-finanzierte Projekt HYPSTER(öffnet in neuem Fenster) möchte die Speicherung von grünem Wasserstoff in Salzkavernen in die Realität umsetzen. „Zu diesem Zweck haben wir gezeigt, dass die unterirdische Speicherung in Salzkavernen im großen Maßstab genutzt werden kann, um Wasserstoff je nach Tages- und Saisonbedarf mit unterschiedlichen Raten einzuspeisen oder zu entnehmen“, erklärt Jean-François Guérin von Storengy, einem in Frankreich ansässigen, weltweit führenden Unternehmen im Bereich der unterirdischen Erdgasspeicherung, das als Projektkoordinator fungierte. HYPSTER ist in der Tat das erste Projekt, das EU-Finanzmittel für die unterirdische Speicherung von grünem Wasserstoff in Salzkavernen erhalten hat.
Erprobung der industriellen Produktion und der Speicherung von grünem Wasserstoff
Den Forschenden gelang es, die Machbarkeit des kommerziellen Betriebs von Wasserstoffspeichern in Salzkavernen erfolgreich nachzuweisen. Dazu führten sie über 100 Tests durch, um die Reaktion von Wasserstoff auf verschiedene Zyklen zu untersuchen, die im realen Betrieb auftreten würden. Die Testkampagne fand in einer Salzkaverne auf dem Gelände von Storengys unterirdischem Erdgasspeicher in Étrez in Ostfrankreich statt. Die Daten wurden anschließend herangezogen, um zu prüfen, ob sich die für die unterirdische Erdgasspeicherung verwendeten Modellierungswerkzeuge so anpassen lassen, dass sie auch die unterirdische Wasserstoffspeicherung präzise modellieren können. Zur Messung von Wasserstoffdruckänderungen wurde Sole(öffnet in neuem Fenster) injiziert bzw. entnommen. Der Wasserstoffbestand im Inneren der Kaverne blieb während der Tests konstant. Die HYPSTER-Partner kamen zu dem Schluss, dass eine präzise Modellierung der unterirdischen Wasserstoffspeicherung mithilfe einer Software-Suite, die sich bereits bei der unterirdischen Erdgasspeicherung bewährt hat, erreicht werden kann. Das validierte Modell hat sich nun als ein robustes Werkzeug für die Simulation von Wasserstoffspeicherprozessen erwiesen und kann problemlos auf industrielle Anlagen angewendet werden. Zudem demonstrierte das Forschungsteam unter realen Bedingungen, dass Wasserstoff sicher unterirdisch gelagert werden kann. Um Leckagen zu vermeiden, musste vor der Befüllung sichergestellt werden, dass die Kaverne dicht verschlossen war. Zur Überprüfung der Dichtheit wurde ein Test durchgeführt, bei dem Wasserstoff in drei Etappen eingespritzt wurde. Dabei wurden keine Lecks festgestellt. Die Sicherheit hatte bei allen Arbeiten oberste Priorität, weshalb das Personal in Bezug auf die Risiken von Wasserstoff geschult wurde. Strenge Analysen stellten die Umwelt- und Betriebssicherheit der Wasserstoffspeicherung sicher.
Erforschung des europäischen Potenzials im Hinblick auf die Wasserstoffspeicherung
HYPSTER identifizierte Schlüsselregionen, in denen Salzkavernen für Infrastrukturen und Wasserstoffflüsse von Vorteil sein könnten. Mittel- und westeuropäische Länder wie Dänemark, Frankreich, Deutschland, die Niederlande und Großbritannien wiesen ein großes Speicherpotenzial auf, im Vergleich mit dem für die nächsten Jahrzehnte erwarteten Speicherbedarf. Eine technische und wirtschaftliche Analyse ergab, dass Salzkavernen eine kosteneffiziente Speicherlösung für großmaßstäblich erzeugten, kohlenstoffarmen Wasserstoff sein könnten. „Der HYPSTER-Demonstrator leistet einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung zuverlässiger, skalierbarer unterirdischer Wasserstoffspeicher-Lösungen und unterstützt die breitere Integration von Wasserstoff in die zukünftige Energieinfrastruktur in Europa“, so Guérin abschließend.
