Analyse: So gelingt der Aufbau einer sicheren Wasserstoff-Infrastruktur
Beim Einsatz von Wasserstoff gibt es noch viele offene Fragen und Baustellen.
Hohe Sicherheitsstandards sind Voraussetzung, um Wasserstoff als Energieträger zu nutzen. Ein jüngst erschienenes Positionspapier gibt Einblick in den Stand der Technik und definiert zugleich Maßnahmen und Technologien, die für den Aufbau einer sicheren Wasserstoff-Infrastruktur erforderlich sind. Die Publikation »Die Wasserstoff-Infrastruktur in Deutschland: Sicher in die Zukunft« entstand im Rahmen des vom BMBF geförderten Wasserstoff-Leitprojekts "TransHyDE".
Mehrere Teams aus Forschern dreier Fraunhofer-Institute und Industriepartnern haben unter anderem die Wasserstofftauglichkeit von Werkstoffen, Speicherkonzepte sowie Technologien untersucht, die die Betriebssicherheit und Qualität bei der Produktion und Verteilung von Wasserstoff gewährleisten sollen.
Standardisierte Verfahren
Für eine breite Nutzung und Akzeptanz von Wasserstoff müssen das vorhandene Erdgasnetz und die lokale Infrastruktur bei Verbraucherinnen und Verbrauchern hohe Sicherheitsstandards erfüllen. Dazu bedarf es neuer standardisierter Verfahren, nach denen Rohrleitungswerkstoffe und Peripheriekomponenten geprüft werden, argumentieren die Forscher. Sie haben vorhandene Prüfverfahren evaluiert und den Rahmen für notwendige neue Prüfverfahren und Richtlinien abgesteckt, zu denen beispielsweise Untersuchungen zur Materialversprödung durch Wasserstoff gehören.
Ebenfalls untersucht wurden verschiedene Speichermethoden für Wasserstoff. Das Positionspapier gibt einen umfassenden Überblick über die Vor- und Nachteile von Druckbehältern, Untertagespeichern sowie flüssiger und chemischer Speicherung von Wasserstoff. Das größte Potenzial für die großvolumige Speicherung bietet in Deutschland der geologische Untergrund.
Offene Fragen bei den Speichern
Für die unterirdische Speicherung von H2 im großen Stil müssen nach Ansicht der Forscher jedoch eine Reihe technologischer Fragen geklärt werden, denn die Erfahrungen mit der Speicherung von Erdgas sind auf Wasserstoff nicht ohne Weiteres übertragbar: Welche geologischen Formationen sind unter ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Gesichtspunkten am besten geeignet für die Speicherung von Wasserstoff? Wie groß ist die Kapazität dieser möglichen Lagerstätten in Deutschland? Wie müssen Barriere-Elemente beschaffen sein, um das unkontrollierte Austreten des unter hohem Druck gespeicherten Gases zu verhindern? Erste Antworten auf diese Fragen geben die Autorinnen und Autoren in ihrer Publikation, konstatieren aber zugleich, dass weitere Forschung notwendig ist.
Eine permanente Überwachung wasserstoffführender Systeme ist nötig, um Brände oder Explosionen zu verhindern. Dazu braucht es fest installierte H2-Warnsensoren und Sensorsysteme für die Ferndetektion, die Leckagen innerhalb kürzester Zeit zuverlässig entdecken. Im Positionspapier erörtern die Autorinnen und Autoren Vor- und Nachteile aller wesentlichen Messprinzipien zur Detektion von Wasserstoff. Neuartige Sensoren sind ihrer Ansicht nach nötig: Erstens, um H2 flächendeckend, kostengünstig und zuverlässig zu detektieren; zweitens, um die Qualität des Gases, das aus unterschiedlichen Quellen kommt, zu bestimmen.
Gasreinheit bestimmen
Das Positionspapier gibt einen umfassenden Überblick über mögliche Verunreinigungen von H2 und geeignete Messverfahren zur Bestimmung der Gasreinheit, die vor allem beim Einsatz von Wasserstoff in Brennstoffzellen eine wichtige Rolle spielt. (amo)