Elektrolyse spielt zentrale Rolle
Eine zentrale Rolle bei der Stromspeicherung soll die Elektrolyse spielen: Bei diesem Prozess wird Wasser durch elektrischen Strom in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Bei einem Druck von 200 bar hat das Gas eine ähnliche Energiedichte wie eine Lithium-Ionen-Batterie. Damit lassen sich große Energiemengen speichern, etwa in unterirdischen Kavernen in Salzstöcken, wie sie auch die Gasversorger als Erdgasspeicher nutzen, oder im bestehenden Erdgasnetz, das bis zu fünf Prozent Wasserstoff problemlos aufnehmen kann – rein rechnerisch könnte es 130 Terawattstunden elektrische Energie in Form von Wasserstoff speichern, was fast einem Viertel des deutschen Stromverbrauchs pro Jahr entspricht.
Gas in den Untergrund
Bei Windstille oder bewölktem Himmel kann das Gas aus den Kavernen entnommen und zum Beispiel in einer Gas-und-Dampfturbinen-Anlage (GuD) verbrannt werden, die einen elektrischen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Noch gibt es zwar keine Turbinen, die mit reinem Wasserstoff betrieben werden können – aber 2014 will Siemens einen ersten Prototypen vorstellen. Zwar geht rund die Hälfte der Windenergie bei der Elektrolyse und der anschließenden Verbrennung in der Turbine verloren, dafür müssen die Windräder aber nicht mehr wegen Überkapazitäten abgeschaltet werden.
Zudem wäre das Problem der fluktuierenden Stromproduktion gelöst: „In Deutschland bräuchten wir je nach künftigem Stromverbrauch maximal 400 Gaskavernenspeicher für Wasserstoff mit einem Volumen von jeweils ungefähr 500.000 Kubikmetern – derzeit gibt es bereits 200 solcher Speicher für Erdgas, die sich ebenfalls nutzen ließen“, sagt Wolf. „Die speicherbare Energiemenge von insgesamt maximal 60 Terawattstunden entspricht etwa zehn Prozent des deutschen Jahresbedarfs und würde auch für die Überbrückung längerer Windflauten oder bei niedriger Produktion von Solarstrom ausreichen.“ Geologisch geeignete Standorte gibt es in Deutschland genug, und zwei kleine Wasserstoff-Kavernen in Großbritannien und den USA beweisen seit Jahren, dass diese Speicher sicher und ausgereift sind. Die Investitionskosten sind mit zehn bis 30 Millionen Euro pro Speicherkaverne durchaus überschaubar – hinzu kommen noch die Investitionen für die Gaskraftwerke, die je nach Leistungsfähigkeit der Anlage zwischen 50 und 700 Millionen Euro liegen.