Im Fokus: Wasserstoff-Stromspeicher.

Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem und gleichzeitig das, welches in unserem Universum am häufigsten vorkommt. Es findet sich in der Natur nicht einzeln, sondern immer in gebundener Form. Zum Beispiel in Wasser: Wasser (H₂O) besteht aus Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O₂).

Um daraus Wasserstoff zu erzeugen, muss das Wasser in seine beiden Bestandteile aufgespalten werden, etwa mit Hilfe von Strom. Wird dafür Ökostrom, also Strom aus erneuerbaren Energien, genutzt, entsteht „grüner“ Wasserstoff, ein grünes Gas.
Selbst wenn wir von farbigem Wasserstoff sprechen – grün, blau, grau, türkis –, ist H2 farblos und unsichtbar. Wasserstoff ist gasförmig, lässt sich aber auch in flüssiger Form speichern. Er eignet sich hervorragend als Energieträger, denn er hat einen hohen Energiegehalt.

Um Wasserstoff als Stromspeicher nutzen zu können, muss er in einer ersten chemischen Reaktion den überschüssigen Strom einspeichern. Das geschieht durch das Verfahren der Elektrolyse. Der Ökostrom etwa aus einer Solaranlage wird dazu genutzt, Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.

Diese Technologie ist auch als „Power-to-Gas“ (PtG) bekannt und wird für die industrielle Nutzung viel diskutiert. Als nächstes verdichtet ein Kompressor den Wasserstoff, bevor der in Tanks eingelagert wird. So ist es möglich, eine große Menge an Wasserstoff auf kleinem Raum zwischenzuspeichern.

Die Rückumwandlung dieses Wasserstoffes in Strom geschieht in einer Brennstoffzelle. Dort wird der Prozess der Elektrolyse umgekehrt: Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff und setzt dadurch wieder Energie in Form von Strom frei. Dabei wird auch Wärme erzeugt, die zum Beispiel in Brennstoffzellenheizungen oder – im Großen – in Blockheizkraftwerken weiter genutzt werden kann. Als Abfallprodukt entsteht kein Kohlendioxid, sondern nur Wasser.

Die von heimischen PV-Anlagen erzeugte Menge an Strom ist stark wetterabhängig. Wird die Sonnenenergie gerade nicht im Haus gebraucht, wird der überschüssige Strom ins allgemeine Stromnetz eingespeist. Wegen der niedrigen Einspeisevergütung für neu installierte PV-Anlagen ist es allerdings günstiger, möglichst viel des selbst erzeugten Solarstroms selbst zu verbrauchen. Dabei hilft ein Stromspeicher: Er speichert die überschüssige Energie, um sie bei Bedarf wieder zur Verfügung zu stellen.

Für die Stromspeicherung werden in PV-Anlagen bisher hauptsächlich Batteriespeicher eingesetzt. Je nach Größe haben diese Hausakkus eine unterschiedliche Kapazität. Ihr Wirkungsgrad liegt bei 75 Prozent und mehr. Batteriespeicher eignen sich für die kurzfristige Speicherung des Stroms über mehrere Tage. Für eine mittel- oder langfristige Speicherung sind sie dagegen nicht gemacht. Um den in den sonnenreichen Sommermonaten zu viel erzeugten Strom bis über die sonnenarmen Wintermonate aufnehmen zu können, müssten die Batterien sehr groß sein.

Wasserstoff-Stromspeicher mit ihrer enormen Kapazität wären für die mittel- und langfristige Speicherung dagegen ideal. Sie könnten eine ganzjährige autarke Stromversorgung und Unabhängigkeit von den Energiepreisen garantieren. Doch momentan sprechen noch einige Argumente gegen den Einsatz von Wasserstoff-Stromspeichern bei privaten Solaranlagen: Durch ihren niedrigen Wirkungsgrad sind von einer Kilowattstunde (kWh) erzeugtem Strom nur 0,4 kWh nutzbar. Da die Anlagen aus vielen Elementen bestehen – Elektrolyseur für die Wasserstoffherstellung, Brennstoffzelle für die Wiederverstromung des Wasserstoffs, Wasserstoffspeicher, Wechselrichter –, brauchen sie viel Platz. Wasserstoff ist außerdem hochentzündlich. Wegen Brandgefahr müssen die Speicher deshalb außerhalb des Hauses untergebracht sein. Nicht zuletzt sind PV-Anlagen mit Wasserstoff-Stromspeicher aktuell noch sehr teuer: Eine komplette Anlage für den Heimgebrauch kostet je nach Art und Größe etwa 70.000 bis 100.000 Euro. Bei einer Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher belaufen sich die Anschaffungskosten dagegen nur auf 15.000 bis 25.000 Euro.