Zukunftstrends im Energiemanagement
Wasserstoff
Wasserstoff (chemisch: H2) ist das im Universum am häufigsten vorkommende Element. Es wird seit Jahrzehnten in der Industrie verwendet und kommt – mit steigender Beliebtheit – in verschiedenen Sektoren zum Einsatz. Nicht etwa als Energiequelle“, sondern als Energieträger wird Wasserstoff zur Bereitstellung und Speicherung von Energie verwendet. Oft wird H2 zur Strom- und Wärmeerzeugung mithilfe von Brennstoffzellen verwendet. Als „Abgas“ entsteht dabei nur Wasserdampf.
Hergestellt wird der Energieträger Wasserstoff in der Regel durch Elektrolyse, Dampfreformierung oder durch Fermentation. Dabei unterscheidet man vor allem zwischen sogenanntem “grünem” Wasserstoff, der regenerativ hergestellt wird, und “blauen” – also nicht regenerativen – Wasserstoff sowie weiteren Mischformen: Grüner Wasserstoff hat das Potenzial, zur Dekarbonisierung von Logistikgebäuden und des Verkehrssektors beizutragen, insbesondere in schwer zugänglichen Gebieten für Heizung und Schwertransport.
Zu den Anwendungsfeldern von H2 in der Logistik gehören Kraft-Wärme-Kopplungssysteme, die Notstromversorgung, die Speicherung und Nutzung erneuerbarer Energien, der Transport (Gabelstapler, Lkw, Pkw, Schiffe).
Nachhaltige Lösungen mit Wasserstoff sehen in der Regel wie folgt aus:
- Erzeugung aus erneuerbaren Energien (zum Beispiel Photovoltaik- und Windkraftanlagen) in Kombination mit Elektrolyseuren
- Speicherung in Hochdrucktanks
- Rückumwandlung in elektrischen Strom und Wärme über Brennstoffzellen; stationäre oder mobile Anwendung.
Investitionsprogramme und ‑fonds für die Forschung und die Beschleunigung der Kommerzialisierung und des Einsatzes von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien laufen verstärkt seit einiger Zeit. In den letzten Jahren wurden bedeutende Fortschritte im Bereich der H2-Produktion, des Transports und der Speicherung erreicht, was Verbesserungen sowohl bei den Kosten als auch bei der Gesamteffizienz der Wasserstofftechnologie sowie die Betriebssicherheit verbessert hat.
Begrenzt wird die Nutzung weiterhin durch zahlreiche Herausforderungen bei der Einführung von H2. Denn für eine großflächige Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff ist etwa die derzeitige Infrastruktur noch nicht ausreichend. Ebenfalls fallen hohe Gesamtkosten an, einschließlich Kapital- und Betriebskosten. Viel zu tun gibt es auch beim Thema Effizienz: die Erzeugung und der Verbrauch müssen diesbezüglich weiterhin verbessert werden, ebenso wie die Leistungsüberwachung und der Kundendienst für Wasserstofftechnologien.
Photovoltaik und Wasserstoff: Selbst erzeugen und nutzen!
Der Anwendungsfall für grünen Wasserstoff im Immobilienbereich besteht darin, die verfügbare Dachfläche um bestehende oder neue Photovoltaikanlagen zu erweitern. Mithilfe eines Elektrolyseurs wird dann grüner Wasserstoff erzeugt, komprimiert und gespeichert. Dieser Wasserstoff kann nun als Kraftstoff für die Fahrzeuge oder zur Rückverstromung (inkl. Wärmeerzeugung) über eine Brennstoffzelle genutzt werden. Je nach Auslegung bzw. Größe der Anlage kann so ein gewisser Teil des Wärmeenergiebedarfs sowie des Strombedarfs zeitgerecht erzeugt werden. Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte, was bedeutet, dass viel Energie auf einer relativ kleinen Grundfläche gespeichert werden kann, was auch für Immobilien von Vorteil ist.
Die Nutzung großer Windenergieanlagen (statt Photovoltaik) ist grundsätzlich auch möglich, zieht jedoch genehmigungsrechtliche Fragen nach sich. Ein Vorteil dabei ist eine gleichmäßigere Produktion im Jahresverlauf. Bereits heute werden Photovoltaik- und Windkraftanlagen genutzt, um überschüssigen Strom in Form von Wasserstoff zu speichern, und so die Belastung des Stromnetzes zu verringern. Auf dieser Grundlage lassen sich ebenso sogenannte “Mikrogrids” in ländlichen Gebieten aufbauen, um ganze Gemeinden teils mit grünem Wasserstoff zu versorgen und so den CO2-Fußabdruck zu verringern.