Wasserstoffspeicher unter Tage Glück auf, der Wasserstoff kommt – Energiewende in 1000 Metern Tiefe

Redakteur: Dominik Stephan

Wohin mit dem Wasserstoff? Verkehr, Chemie, Stahl oder Zement: Wasserstoff soll es richten. Das „grüne“ Elektrolysegas ist für Power-to-X-Prozesse unverzichtbar und ein entscheidender Baustein in Defossilierungs-Strategien weltweit. Leider ist das Gas, obgleich ungiftig und vergleichsweise harmlos im Umgang, notorisch schwer zu speichern. Könnten Salzkavernen der Ausweg sein? 1000 Meter unter Tage hat die Arbeit schon begonnen.

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Speicher für die Defossilierung: Wasserstoff soll in Brandenburg testweise in einer Salzkaverne 1000 Meter unter Tage gespeichert werden.
Speicher für die Defossilierung: Wasserstoff soll in Brandenburg testweise in einer Salzkaverne 1000 Meter unter Tage gespeichert werden.
(Bild: Andreas Prinz)

Wenn im brandenburgischen Rüdersdorf der Steiger kommt, geht es nicht in die Zeche zum Kohlestreb: Hier im Oderland arbeitet der Energiedienstleister EWE daran, einen alten Salzstock zur Test-Energiezentrale zu machen. In einem ausgespülten Hohlraum, einer sogennanten Kaverne, soll Zukunft grüner Wasserstoff gespeichert werden. Denn das Elektrolysegas gilt zwar als Alleskönner der Defossilierung, ist notorisch schwierig zu speicher und zu trasportieren: Aufgrund seiner kleinen Molekülgröße diffundiert das Gas durch oder in Werkstoffe hinein und sorgt für Undichtigkeit oder Versprödungen. Die Speicherung als Flüssiggas benötigt Temperaturen von unter -253 °C, was die Dichte auf 71 kg/m³ erhöht. Bei diesem energieaufwändigen Verfahren gehen bis zu 30 Prozent des theoretisch nutzbaren Heizwertes verloren. Alternativen sind also heiß begehrt.

Dafür fahren die Wasserstoffspezialisten in den Salzsstock ein und dafür hat EWE rund 160 Stahlrohre bis in 1.000 Meter Tiefe verlegen lassen: Hier, umgeben von dichtem Salzgestein soll das Gas sicher unter Tage gelagert werden, so wie es für Erdgas bereits üblich ist. Doch bevor einer derartige großtechnische Wasserstoffspeicherung möglich ist, wollen die Energiexperten nachweisen, dass das Gas in Hohlräumen unter der Erde sicher gelagert werden kann.

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Dafür hat das Unternehmen ein Rohr-in-Rohr-System verbaut. „Ein kleines und ein großes Stahlrohr haben wir ineinander gesetzt, eine sogenannte Doppelrohrtour“, beschreibt EWE-Projektleiter Hayo Seeba die Verbindung von der Erdoberfläche bis in 1000 Meter Tiefe. Um das innere Rohr für die Materialtests nutzen zu können, hat EWE gemeinsam mit seinem Dienstleister UGS aus Mittenwalde ein flexibles System entwickelt. Dieses dient dazu, das innere Rohr wieder ausbauen und für Tests nutzen zu können, ohne dass das Material zerstört wird. „Diese Tests sind vor allem für zukünftige, langfristige Anwendungen wichtig. Bei großtechnischer Wasserstoffspeicherung müssen wir den zuständigen Behörden nachweisen, dass Wasserstoff sich mit den verbauten Materialien gut verträgt und langfristig sicher ist“, so Seeba weiter.

Als nächster Schritt soll der eigentliche Gasspeicher entstehen: „Für die Aussolung der Testkaverne bauen wir zunächst die Obertage-Technik auf. Im Herbst wollen wir dann mit der Ausspülung des Steinsalzes beginnen“, sagt Seeba. Die Steinsalzschicht unter dem Speichergelände beginnt in circa 600 Metern Tiefe und reicht bis zu 3200 Meter unter die Erdoberfläche. Das Salz stammt aus einem Meer, das es in Rüdersdorf vor 250 Millionen Jahren gab. „Unsere Kaverne wird ein Volumen von 500 Kubikmetern haben. Dahinein passt also ungefähr ein Einfamilienhaus. In der Dimension des Salzstocks ist das winzig, sozusagen eine kleine Kirsche in einem riesigen Baum“, so Projektleiter Seeba.

Der Hohlraum wird mit Wasser aus dem eigenen Teich und aus dem vorbeifließenden Mühlenfließ ausgewaschen. „Zum Solen unserer Kaverne werden wir über einen Zeitraum von drei Monaten 4.000 Kubikmeter Frischwasser nutzen. Das beim Solprozess entstehende Salzwasser pumpen wir über eine bestehende unterirdische Rohrleitung zu unserer Versenkstation nach Heckelberg. Dort wird die Sole in 1000 Meter tief gelegene Sandsteinformationen geleitet, in denen sich bereits von Natur aus Salzwasser befindet“, erläutert Seeba den Prozess.

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In dem entstehenden unterirdischen Hohlraum will EWE die sichere Speicherung von 100 Prozent Wasserstoff testen. „Mit dem Forschungsvorhaben nehmen wir in Europa eine Vorreiterrolle ein“, sagt EWE-Wasserstoffbotschafter Paul Schneider. Erkenntnisse aus dem Projekt wären übertragbar auf große Kavernenspeicher. „Damit wäre grüner, aus erneuerbaren Energien erzeugter Wasserstoff in großen Mengen speicherfähig und bedarfsgerecht nutzbar und würde zur unverzichtbaren Komponente, um gesteckte Klimaziele zu erreichen“, so Schneider weiter.

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In Rüdersdorf hat EWE zwei seiner insgesamt 37 Erdgaskavernen im Salzgestein gebaut. Seit 2007 speichert das Unternehmen darin sicher Erdgas. Die Bohrung für eine weitere Kaverne war bereits vorhanden. Diese nutzt EWE nun für den Bau der Wasserstoff-Testkaverne. „Wir erhoffen uns im Rahmen des Forschungsvorhabens insbesondere Erkenntnisse darüber, welchen Reinheitsgrad der Wasserstoff aus der Kaverne hat, wenn er eine Zeitlang in der Kaverne gespeichert wurde“, sagt EWE-Wasserstoffbotschafter Paul Schneider. Dieses Kriterium sei besonders wichtig für die Wasserstoffanwendung im Mobilitätssektor. Der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft sei insgesamt ein zwingend notwendiger Schritt hin zu einem nachhaltigen und klimaschonenden Energiesystem.

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Bei dem Projekt mit dem Namen Hycavmobil kooperiert EWE mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme untersucht unter anderem die Qualität des Wasserstoffs nach der Entnahme aus der Kaverne und die verbauten Materialien. Das Investitionsvolumen beläuft sich auf rund zehn Millionen Euro – vier Millionen davon sind EWE-eigene Mittel. Die restliche Summe erhalten EWE und das DLR im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie als Förderung vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur.

Die Erkenntnisse, die die kleine Forschungskaverne liefert, will EWE verwenden, um zukünftig unterirdische Kavernen mit dem tausendfachen Volumen für die großtechnische Wasserstoffspeicherung zu nutzen. EWE-Wasserstoffbotschafter Paul Schneider: „Für den wirtschaftlichen Betrieb bedarf es insbesondere für die Phase des Markthochlaufes einer Förderung der Umrüstkosten, für die wir uns politisch engagieren. Immerhin verfügen wir mit 37 Salzkavernen über 15 Prozent aller deutschen Kavernenspeicher, die sich perspektivisch zur Speicherung von Wasserstoff eignen könnten und damit eine wichtige Basis wären, um gesteckte Klimaziele zu erreichen.“

So könnte der unterirdische Gasspeicher für grünen Wasserstoff aussehen:

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