Wind- und Sonnenenergie sind fast unbegrenzt verfügbar, aber witterungsabhängig, was zu starken Schwankungen bei der Stromversorgung führt. Die Lösung des Problems: große Energiespeicher. Ein vielversprechender Kandidat ist die Substanz LOHC.

Im Rahmen des Ausstiegs aus der fossilen Energieerzeugung sollen in Deutschland bis 2035 zwischen 55 und 60 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. Bis 2050 sind von der Bundesregierung sogar 80 Prozent geplant. Der nötige Strom für Haushalte, Industrie und Verkehr soll dann zum großen Teil von Photovoltaik- und Windenergie-Anlagen produziert werden.

Windenergie ist abhängig vom Wetter und daher nicht immer zuverlässig. (Foto: picture alliance/dpa)

Doch Wind- und Sonnenenergie sind witterungsabhängig. Die Stromproduktion schwankt sehr stark. Deshalb gelten diese erneuerbaren Energien als nicht grundlastfähig. Das heißt, sie können Energie nicht dauerhaft und zuverlässig bereitstellen.

Ein Ausweg: Überschüssiger Strom wird genutzt, um durch Elektrolyse aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen. Der kann weiterverarbeitet oder über Brennstoffzellen wieder in Strom verwandelt werden. Ideal um die Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie auszugleichen. Wasserstoff hat nur einen Nachteil: Er ist sehr flüchtig und reaktionsfreudig. Deshalb muss er bei hohem Druck oder tiefen Temperaturen gelagert werden, was mit aufwendiger Infrastruktur und hohen Kosten verbunden ist.

Wie eine Pfandflasche

Diese Probleme lassen sich inzwischen jedoch lösen: mit LOHC. Das Kürzel steht für "Liquid Organic Hydrogen Carriers", was übersetzt flüssige organische Wasserstoff-Träger bedeutet. Bei diesem Speicher wird Wasserstoff über einen Katalysator chemisch an eine Trägerflüssigkeit gebunden, was ihn leicht handhabbar macht. In der LOHC-gebundenen Form kann der Wasserstoff genauso wie Diesel bei Umgebungstemperatur und -druck transportiert und gelagert werden.

In diesen Tanks wird LOHC gelagert. (Foto: Hydrogenious Technologies)

Wenn Wasserstoff zur Rückverstromung benötigt wird, kann er per Katalysator aus dem LOHC freigesetzt werden. LOHC als Trägerstoff kann also wie eine Pfandflasche für Wasserstoff immer wieder befüllt und entleert werden. Der Trägerstoff ist zudem in großen Mengen vorhanden, umweltfreundlich und billig, was die Kosten der Energiespeicherung deutlich senkt.

"Die Eigenschaft von LOHC, Wasserstoff reversibel zu speichern, ist schon länger bekannt und auch die anderen Bestandteile dieser jungen Technologie sind nichts Neues. Wir haben diese Bestandteile verbessert und zu einer Technologie zusammengefügt", erläutert Professor Peter Wasserscheid, einer der Entwickler der LOHC-Technologie von der Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg-Erlangen und dem Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für erneuerbare Energien.

LOHC-Speicher können in fast beliebiger Größe gebaut werden. Sie sind zudem so sicher, dass sie im Gegensatz zu Wasserstofftanks im Prinzip überall stehen könnten. Hinzu kommt, der unproblematische Transport mit Tanklastwagen, Zügen und Schiffen - Infrastrukturen, die bereits vorhanden sind. "Das sind hervorragende Voraussetzungen, um erneuerbare Energien zu einem weltweit handelbaren Gut zu machen", sagt der LOHC-Experte.

"Global gewonnen und gehandelt"

Derzeit werde die Energiewende zu national gedacht. Es reiche nicht, in Deutschland LOHC-Energiespeicher zu bauen. "Wenn erneuerbare Energien kostengünstig sein sollen, dann müssen sie global gewonnen und gehandelt werden können", so Wasserscheid weiter. Über billige stoffliche Energieträger wie LOHC lasse sich günstige Windenergie aus Patagonien hertransportieren oder Sonnenenergie aus Saudi-Arabien. Es bestehe die Chance, eine Energiewendetechnologie zu exportieren, die weltweit mit vorhandener Infrastruktur funktioniere und kostengünstig sei.

Wasserscheid ist von LOHC überzeugt. Deshalb hat er 2013 die Hydrogenious Technologies GmbH mitbegründet, die die Forschungsergebnisse kommerziell nutzbar macht. So konnten bereits weltweit rund 20 LOHC-Speicheranlagen in Betrieb genommen werden.

So könnte ein LOHC-Kreislauf aussehen. (Foto: Hydrogenious Technologies)

In Erlangen wird derzeit auch daran gearbeitet, große Wasserstofftankstellen zu entwickeln, die mit LOHC beliefert werden. Der beladene LOHC-Träger wird im üblichen Tankfahrzeug vor Ort gebracht und dort in den existierenden Tanks gelagert. Bei Bedarf wird der Wasserstoff freigesetzt, komprimiert und zur Betankung von Wasserstoffautos genutzt.

Im Prinzip könnten Autos auch gleich mit LOHC-Technologie ausgerüstet werden. "Das ist allerdings der nächste Schritt, es wird noch etwa zehn Jahre dauern, bis die Technologie für kleine Fahrzeuge im Alltag zur Verfügung steht", so der Experte. Für große Fahrzeuge wie Schiffe, Züge und Baufahrzeuge berge die LOHC-Technologie jetzt schon enorme Vorteile. Daher hat die Entwicklung der on-board LOHC-Technologie für diese Fahrzeugtypen derzeit Priorität.

Batterie oder LOHC-Speicher?

Daran arbeitet bereits das Münchner Unternehmen H2-Industries SE. Es hat gerade ankündigt, in Kooperation mit dem Luxusjachthersteller Nobiskrug die erste vollelektrische Jacht mit LOHC-Technologie zu bauen. Für die Binnenschifffahrt plant H2-Industries mit dem niederländischen Unternehmen Portliner vollelektrische Lastschiffe mit LOHC-Technologie.

"Bei der E-Mobilität hängt es von der Nutzung ab, ob Batterien oder LOHC-Technologie besser geeignet ist", berichtet Wasserscheid. Batterien seien immer dann interessant, wenn genügend Zeit für den Ladevorgang vorhanden sei, das Fahrzeug also nicht viel genutzt werde. Bei intensiver Nutzung sei LOHC-Technik geeigneter, da der Austausch von entladenen LOHC mit beladenen LOHC nur ein paar Minuten dauere.

Sind nun Batterien oder LOHC-Speicher besser? "Ein wesentlicher Faktor ist auch die Energiemenge, die gespeichert werden soll", so der Experte. Bei Batterien verdoppelten sich die Kosten bei einer Verdoppelung der Speichermenge. LOHC sei deshalb bei großen Speichermengen deutlich günstiger. So würden etwa zur Speicherung von zwei Megawattstunden Energie rund 1000 Liter LOHC benötigt, die bei der Erstbeschaffung etwa 3000 Euro kosten und danach viele 100 Mal wiederverwendet werden können. Bei Batterien müsste man für die gleiche Speichermenge heute einen Millionenbetrag aufwenden.