Die Energiespeicherung - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 276

5. Speicherung durch Bindung zu Molekülen,

Alle Verfahren, außer dem 1., bewirken eine Vergrößerung der Energiedichte Δ H V in
Tab. 8.5 , sie sind aber verbunden mit einer Reduktion des Speicherwirkungsgrads η (i)

Sp .
Das1. Verfahreneignet sich, wegen der geringen Energiedichte, nur für stationäre Ener-
giespeicher, falls Wasserstoff unterirdisch in großen Kavernen gespeichert werden kann
undfalls sich die Sicherheitsprobleme befriedigend lösenlassen 7 .FürdieSpeicherungwer-
den keine großen Energiemengen benötigt, da der Speicherdruck nur P ● = bar beträgt.
Wasserstoff„schwimmt“, wegen seiner geringen Massendichte, auf Stickstoff. In einer tech-
nischen Anlage müsste der Stickstoff am unteren Ende des Speichers ab- und zugeführt
werden, während am oberen Ende Wasserstoff zu- und abgeführt wird.
Mobile Speicher, wie sie im Sektor „Mobilität“ gefordert sind, werden immer auf einem
der Verfahren 2-5 basieren. Dieser Sektor hat heute einen Anteil von über 30 % am Pri-
märenergiebedarf. Zur Deckung dieses Bedarfs ist die Energiedichte Δ H V ≈ kWh⋅m −
in Tab. 8.5 viel zu gering, Dieselkratstoff besitzt zum Beispiel eine Energiedichte w =
.kWh⋅m − .
Im 2. Verfahren wird Wasserstoffmithilfe eines Kompressors verdichtet .DieKompres-
sion eines Gases von P ● = barauf P = bar haben wir bereits in Abschn. 8.2.1 bei dem
Drucklutspeicher besprochen. Der Wirkungsgrad der Kompression ist, wenn der kompri-
mierte Wasserstoff seine thermische Exergie vollständig an die Umgebung verliert ( δ = ),
gegeben zu

η Komp ≈ , (8.62)

und um diesen Faktor reduziertsich auch der Speicherwirkungsgrad. Auf der anderen Seite
erhöht sich die Energiedichte auf das 200fache. Die typischen Parameter der Speicherung
mithilfe komprimierten Wasserstoffs lauten

η (i)

w ≈ kWh⋅m −

Sp ≈ ,.

(8.63)

Eine noch größere Energiedichte lässt sich im 3. Verfahren erreichen, wenn der Was-
serstoff zusätzlich verflüssigt wird. Dazu wird das komprimierte Gas wieder adiabatisch
entspannt, nachdem es vorher auf eine Temperatur T inv = K vorgekühlt wurde. Dieser
Prozess, der mit dem Gegenstromverfahren arbeitet, verflüssigt nur einen Teil des Wasser-
stoffs, während der andere Teil erneut komprimiert werden muss. Nehmen wir das Verhält-
nis von verflüssigtem zu nicht-verflüssigtem Wasserstoff mit 0,5 an, so verringert sich der
Speicherwirkungsgrad um einen weiteren Faktor 0,5. Die typischen Parameter der Spei-
cherung mithilfe flüssigen Wasserstoffs lauten

η (i)

w ≈ kWh⋅m −

Sp ≈ ,.

(8.64)

7 Jeder weiß, dass Wasserstoff und Sauerstoff ein hochexplosives Gemisch mit einer Selbstzündtem-
peratur von 585°C bilden.