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Elektrolyseur : Der Strom gibt Gas

Das Herz der Anlage: Im Stack des Elektrolyseurs sind plattenförmiger Zellen aneinandergereiht. Das ganze Paket ist etwa so groß wie ein Buffettisch. Bild: Hersteller

Wind und Sonne liefern Strom - der an guten Tagen keinen Abnehmer findet. Ein vielversprechender Ansatz ist, den Überschuss in Wasserstoff oder Methan umzuwandeln.

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          Manche Halbwahrheiten sind nicht kleinzukriegen. Etwa dass Spinat gesund sei, weil er viel Eisen enthalte. Oder dass es bei einem Parkrempler reicht, seine Visitenkarte unter den Scheibenwischer zu klemmen. Und dass sich elektrischer Strom nicht speichern lässt. Zwar taugt das Leitungsnetz tatsächlich nicht zum Horten; es gibt aber durchaus Verfahren, wie sich Schwankungen in Verbrauch und Erzeugung puffern lassen. Strom aus Windkraft und Sonne stehen mal mehr, mal weniger zur Verfügung - ohne Speicher müssen Kapazitäten abgeregelt werden, wenn kein Bedarf ist. Rund 400 Gigawattstunden (GWh) Windenergie im Jahr werden so verschenkt.

          Lukas Weber
          Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.

          Hoffnungsträger für die Umwandlung großer Mengen Überschussstrom in einen Energieträger, der sich lange lagern lässt, und Forschungsgegenstand in fast zwei Dutzend Projekten hierzulande ist eine Technik, die sich mangels eines deutschen Begriffs Power to Gas (PtG) nennt und den Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft bringen soll. Beteiligt sind große Industrieunternehmen, Energieversorger, wissenschaftliche Institute und die Politik mit Forschungsmitteln. Die Vision: Aus Überschussstrom wird mittels Elektrolyse Wasserstoff (H2) erzeugt. Das Verfahren dient zugleich dem Netzmanagement, denn der Elektrolyseur kann Regelenergie (für die es einen eigenen Markt gibt) bereitstellen und so das Netz vor Überlastung schützen.

          Wie funktioniert der Elektrolyseur?

          H2 lässt sich für vielfältige Zwecke verwenden und wird in einer Menge von rund 520 Milliarden Kubikmeter im Jahr hergestellt. Allerdings bislang zum weitaus größten Teil aus Erdgas und als Nebenprodukt der chemischen Industrie, dabei fällt in großen Mengen das unerwünschte Kohlendioxid (CO2) an. Wasserstoff kann unter anderem Fahrzeuge antreiben, die aus Brennstoffzellen Strom gewinnen. Er kann wie Erdgas gespeichert und bei Bedarf wieder zu elektrischem Strom umgewandelt oder direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden, das rund 230 Terawattstunden (TWh) aufnehmen kann - als Beimischung oder nach der Weiterverarbeitung zu Methan, dem Hauptbestandteil des Erdgases. Zum Vergleich: Der gesamte Jahresstromverbrauch Deutschlands liegt bei etwa 580 TWh.

          Wie funktioniert das? In der Schule hat der Chemielehrer Gleichstrom an zwei Elektroden angelegt, die in eine wässrige Lösung als Elektrolyt getaucht waren. An der Kathode bildet sich aus dem Wasser im darübergestülpten Reagenzglas H2, dessen Nachweis mit der Verbrennung und einem sanften Puff gelingt, an der Anode bildet sich Sauerstoff (O2). Das ist schon eine Weile her und war auch damals nicht neu. Tatsächlich datieren erste Versuche, aus Strom mittels Wasser-Elektrolyse H2 herzustellen, aus der Mitte des neunzehnten Jahrhunderts. Schon ein paar Jahrzehnte später wurde erstmals eine Elektrolyse an ein Kraftwerk gekoppelt.

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