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15.06.2024

19.12.2023

Machbarkeitsstudie zur Nutzung von Metallhydridspeichern gestartet

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Die Speicherung von reinem Wasserstoff stellt nach wie vor eine Herausforderung dar: Möglich ist sie nur unter sehr hohem Druck oder bei extremen Tieftemperaturen.

Die Lagerung von chemisch gebundenem Wasserstoff in Form von Metallhydriden könnte eine wirtschaftlich und sicherheitstechnisch attraktive Alternative zur Lagerung als Druckgas oder als tiefkalte Flüssigkeit darstellen - so das Ergebnis einer vorläufigen Analyse durch das Fraunhofer UMSICHT, die Duisburger Hafen AG und GKN Hydrogen.

Im gemeinsamen Projekt HYINPORT untersuchen sie die Machbarkeit dieses Speicheransatzes und planen im Fall eines positiven Ergebnisses die Integration einer entsprechenden Demonstrationsanlage im Areal des Duisburger Hafens in einem Anschlussvorhaben.

"Metallhydridspeicher lagern Wasserstoff nicht in hochkomprimierter oder verflüssigter Form ein, sondern binden diesen chemisch in einer Metallgitterstruktur", erläutert Guido Degen, CEO GKN Hydrogen, den technischen Hintergrund. Erzeugt wird dieser Wasserstoff zuvor durch Elektrolyse, die von grünem Strom gespeist wird. "Direkt von der Elektrolyse aufgebaut wird ein Druckniveau von ca. 40 bar, das zum Einlagern des Wasserstoffs verwendet wird. Dadurch fallen keine weiteren Energieverbräuche für z.B. den Einsatz eines Wasserstoffverdichters an", so Degen weiter. Die beim Einlagerungsprozess entstehende Wärme kann der angrenzenden Infrastruktur z.B. als Heizwärme zur Verfügung gestellt werden.

Ist der Einlagerungsprozess - also die Bildung von Metallhydriden - abgeschlossen, können diese auch über mehrere Jahre unverändert im Tank bleiben. Bei der Auslagerung erfolgt dann die Umkehrreaktion: Der Tank wird zum Verbraucher geöffnet, das Druckniveau abgesenkt. Um das Metallhydrid auf Temperaturen von ca. 40 bis 60 Grad Celsius zu bringen, eignet sich z.B. Abwärme aus umliegenden Industrieanlagen. Zur Stromerzeugung wird der reine Wasserstoff dann in Brennstoffzellen geleitet.

Von der Insel- zur großtechnischen Lösung: Wie sich Metallhydrid-Wasserstoffspeicher auf dem Hafengelände in Duisburg integrieren lassen

"Als Insellösungen - zum Beispiel in Naturreservaten oder als Backupsystem - sind solche Metallhydrid-Wasserstoffspeicher bereits implementiert. Wir wollen untersuchen, ob sie als Großspeicher auch kritische Infrastrukturen wie den Duisburger Hafen konstant mit grüner Energie versorgen können", fasst Ulrich Seifert, Fraunhofer UMSICHT, die Zielsetzung des gemeinsamen Projektes zusammen.

Im Fokus stehen dabei technische, ökologische, wirtschaftliche und auch systemische Kriterien. "Besonders wichtig sind uns zwei Punkte", sagt Anna Grevé, Fraunhofer UMSICHT: "Wir wollen eine Lösung, die zum einen nachhaltig ist sowie eine effiziente und zuverlässige Energieversorgung über mehrere Jahrzehnte gewährleistet. Zum anderen soll die Technologie sicher in das Gesamtsystem des Duisburger Hafens eingebunden werden - mit Blick auch auf Synergiepotenziale mit umliegenden Akteuren."

Diese Technologiebewertung und Untersuchung verstehen die drei Partner als erste Phase eines größeren Projektes. "Nach Abschluss der konzeptionellen Technologiebewertung könnte die Integration eines Metallhydrid-Wasserstoffspeichers auf unserem Gelände eine weitere spannende Option zur Transformation der Energiedrehscheibe Duisburger Hafen sein", betont Johannes Eng, Duisburger Hafen AG.

"Der Betrieb einer entsprechenden Demonstrations-Anlage sowie das Zusammenspiel mit der umliegenden Infrastruktur werden noch offene Fragen beantworten und lassen Schlüsse auf die Übertragbarkeit der Technologie auf weitere Anwendungsfelder zu - beispielsweise im Hafenumfeld oder in angrenzenden urbanen Räumen."

Quelle: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)