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Wasserstoff speichern

Forschungsprojekt HyCAVmobil - Speicherung von Wasserstoff

In Rüdersdorf bei Berlin baut EWE gemeinsam mit seinem Projektpartner, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Vernetzte Energiesysteme, einen unterirdischen Kavernenspeicher ins Salzgestein. Hier soll zum ersten Mal 100 % reiner Wasserstoff unter der Erde einlagert werden – ein europäisches Vorreiterprojekt. EWE will erforschen, wie sich der klimafreundliche Energieträger in das regionale Energiesystem integrieren lässt und wie sich die Ein- und Auslagerung auf die Qualität des Wasserstoffs auswirken.

EWE ist mit diesem Projekt zur Speicherung ein Vorreiter in Europa. Als erstes deutsches Unternehmen baut und testet EWE Infrastruktur, die elementar für die Speicherung von erneuerbaren Energien in Form von reinem Wasserstoff und somit ein wichtiger Baustein für ein nachhaltiges und klimaschonendes Energiesystem sein wird. Denn nur mit der Wasserstofftechnologie sind die Klimaziele der UN oder der Europäischen Union erreichbar.

Baustelle 1.000 Meter unter der Erde

Auf dem Gelände in Rüdersdorf hat EWE bereits Erdgaskavernen gebaut. Kavernen sind riesige Hohlräume in unterirdischen Salzstöcken, in denen Gase, zum Beispiel Erdgas, sicher eingelagert werden können.
Im Februar 2021 startete der Bau der Testkaverne. Im ersten Schritt errichtet EWE auf der bereits vorhandenen Bohrung einen Bohrturm. Dann spült EWE den Salzstock 1.000 Meter tief unter der Erde mit Wasser aus, um den Hohlraum zu schaffen.

Ziel von HyCAVmobil ist es zu erforschen, wie sich die Ein-und Auslagerung auf die Qualität des Wasserstoffs auswirken.

Der Film gibt einen kurzen Überblick, wie und warum EWE die erste Wasserstoffkaverne baut.

Wasserstoff speichern © EWE / C3 Visual Lab

Fassungsvermögen: ein Einfamilienhaus oder 1.000 Tankfüllungen

Die Kaverne wird ein Fassungsvermögen von 500 Kubikmetern haben. Das entspricht in etwa dem Volumen eines Einfamilienhauses. Nach Fertigstellung können in der Kaverne bis zu sechs Tonnen Wasserstoff eingelagert werden. Zum Vergleich: Mit diesen sechs Tonnen können 1.000 Wasserstoff-PKW vollgetankt werden.

Nach einer Bauzeit von rund einem Jahr soll im Frühjahr 2022 die erste Befüllung mit Wasserstoff erfolgen.

 

Premiere in der Wasserstoffwirtschaft – erste unterirdische Speicherung von reinem Wasserstoff 

Nach dem Bau steht eine Premiere in der Wasserstoffwirtschaft an: Erstmals wird in Rüdersdorf 100 Prozent reiner Wasserstoff unterirdisch in einer Kaverne gelagert. Das Investitionsvolumen des Projektes beläuft sich auf knapp zehn Millionen Euro – vier Millionen davon sind EWE-eigene Mittel. Die restliche Summe erhalten EWE und sein Projektpartner, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Vernetzte Energiesysteme, im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie als Förderung vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur.

Erkenntnisse auf großtechnische Anwendungen übertragbar

In der zweiten Jahreshälfte 2022 erwartet EWE erste Erkenntnisse, wie sich die Speicherung auf die Reinheit des Wasserstoffs auswirkt und wie die Einbindung von Wasserstoff in das deutsche Energiesystem gelingen kann.
Der Test in Rüdersdorf ist auf die Nutzung von Wasserstoff für die Mobilität ausgelegt und legt großes Augenmerk darauf, wie sich die Lagerung auf die Qualität des Wasserstoffs auswirkt. Vor dem Einsatz im Schwerlastverkehr durchläuft er eine Trocknungsanlage, um die Feuchtigkeit aus der Lagerung zu entfernen.

Die Erkenntnisse, die die kleine Forschungskaverne liefert, sollen problemlos auf Kavernen mit dem 1.000-fachen Volumen übertragbar sein. Ziel ist es, zukünftig Kavernen von 500.000 Kubikmetern zur großtechnischen Wasserstoffspeicherung zu nutzen. 

 

Nach der Forschung kommt die Anwendung

Klappt alles wie geplant, will EWE die Erzeugung, Speicherung und die Nutzungsmöglichkeiten von Wasserstoff im Mobilitätssektor ausweiten. Allein EWE verfügt mit 37 Salzkavernen über 15 Prozent aller deutschen Kavernenspeicher, die sich perspektivisch zur Speicherung von Wasserstoff eignen könnten.

Irgendwann wird die Wasserstoff-Speicherung so selbstverständlich sein wie die seit Jahrzehnten etablierte Speicherung von Erdgas.

Fragen und Antworten zum Forschungsprojekt HyCAVmobil

Wie wird eine Kaverne unter der Erde gebaut?

Tief in der Erde unter Rüdersdorf liegt die geologische Voraussetzung für den Kavernenbau. Denn vor 150 Millionen Jahren gab es hier noch ein Meer. Heute ist davon noch eine Salzgesteinsschicht übriggeblieben, die 600 Meter unter der Oberfläche beginnt und sich bis 2.500 Meter in die Tiefe zieht.

Eine Bohrung, die hinunter bis ins Salzgestein führt, ist bereits vorhanden. Darauf errichtete EWE im Februar 2021 einen Bohrturm.

In die Bohrung hinein wird ein Rohr geschoben und einzementiert. Es ist etwas breiter als ein Aktenordner und reicht bis dahin, wo die Testkaverne entstehen soll, in 1.000 Metern Tiefe.

Durch das Rohr wird Wasser in die Tiefe gepumpt. Das Wasser löst das Salz auf, und es entsteht ein mit salzigem Wasser – Sole genannt – gefüllter Hohlraum mit einer Größe von 500 Kubikmetern. Das entspricht der Größe eines 25 Meter langen, 10 Meter breiten und 2 Meter tiefen Schwimmbeckens. Damit ist die Testkaverne allerdings nur etwa ein Tausendstel so groß wie die zuletzt am Standort Rüdersdorf gebaute Erdgaskaverne.

Wenn die Kaverne später mit Wasserstoff gefüllt wird, tritt das salzige Wasser wieder aus und wird umweltgerecht entsorgt. Eine Rohrleitung transportiert die Sole nach Heckelberg in eine Versenkstation. Dort wird es in ein natürliches unterirdisches Salzwasservorkommen geleitet.

Die Versenkstation hat EWE errichtet, als Ende der 1990er Jahre eine erste Kaverne in Rüdersdorf gebaut wurde. Sie wird auch weiterhin vorgehalten, zum Beispiel für Erweiterungsmaßnahmen wie diese.

Was passiert oberirdisch auf der Kavernenanlage?

Die Anlage über der Bohrung und dem Kavernenspeicher dient dazu, Wasserstoff in die Kaverne zu pumpen und wieder herauszuholen. Sie verfügt über Leitungen und Armaturen. Armaturen sind wie „Ventile“, um die Rohrleitungen zu öffnen und zu verschließen. Sie funktionieren wie ein Wasserhahn im Badezimmer.

Durch sogenannte Verdichter zum Einspeichern des Wasserstoffs (vergleichbar mit einer Luftpumpe, mit der man den Druck in einem Ball erhöht) kann der Druck in der Kaverne erhöht werden.

Wenn der Wasserstoff aus der Kaverne kommt, wird er eine Wasserstofftrocknungsanlage durchlaufen. Da beim Bau der Kaverne Wasser verwendet wurde, kann der an sich trockene Wasserstoff Restfeuchte enthalten. Diese Feuchtigkeit muss entfernt werden, bevor der Wasserstoff im Tank von LKW, Bus und anderen Fahrzeugen eingesetzt werden kann.

Zur Bestimmung der Qualität des Wasserstoffs (beispielsweise Reinheitsgrad und Feuchtebestandteile) erfolgt vor der Einspeicherung in die Kaverne und nach der Ausspeicherung aus der Kaverne eine umfassende Qualitätsmessung.

Wer ist an dem Projekt beteiligt?

Das Investitionsvolumen des Projektes beläuft sich auf knapp zehn Millionen Euro – vier Millionen davon sind EWE-eigene Mittel. Die restliche Summe erhalten EWE und sein Projektpartner, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Vernetzte Energiesysteme, im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie als Förderung vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur.

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