Der Bedarf an innovativen Energiespeicherlösungen wächst stetig, besonders angesichts der zunehmenden Anteile erneuerbarer Energien in Deutschland. Mehr als die Hälfte der Stromerzeugung stammt bereits aus diesen Quellen, und es wird erwartet, dass über 90% des Stroms in Zukunft aus Wind- und Solarenergie gewonnen werden. Dies erfordert ein effektives Management von Speichertechnologien, da die Stromerzeugung stark schwankt und die Flexibilität bei der Energienachfrage gefordert ist. Vor diesem Hintergrund spielt die Forschung an Wasserstoffspeichern eine entscheidende Rolle für die zukünftige Energieversorgung.

Wasserstoffspeicher bieten die Möglichkeit, große Energiemengen über lange Zeiträume zu speichern. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben im Rahmen des Projekts SAMUH2 untersucht, ob Wasserstoff die Dichtheit von Bohrlochzementen im Untergrund gefährden könnte. Um diese Frage zu klären, führten sie Laborexperimente unter realistischen Bedingungen durch. Frühere thermodynamische Modellierungen hatten mögliche schädliche Reaktionen zwischen Wasserstoff und Zement nahegelegt, doch die Ergebnisse der Studie zeigen keine signifikanten chemischen Veränderungen oder Verschlechterungen der physikalischen Eigenschaften des Zements. Diese Erkenntnisse sind wesentlich, da die Stabilität der Bohrlochzemente Voraussetzung für sichere unterirdische Wasserstoffspeicher ist. Zudem bleibt der verwendete Zement auch unter abiotischen Bedingungen stabil, was die Eignung für derartige Speicher bestätigt.

Neue Erschließungskonzepte für Wasserstoffspeicher

Im Rahmen des Projekts SAMUH2 liegt der Fokus nicht nur auf der Stabilität von Zementen, sondern auch auf der Entwicklung neuer Erschließungskonzepte für unterirdische Wasserstoffspeicher. Insbesondere wird die Nutzung von horizontalen Bohrungen angestrebt, die eine effizientere Erschließung von Kavernen- und Porenspeichern ermöglichen sollen. Zusätzlich ist die Nachnutzung dieser Kavernen für die Methanogenese von großem Interesse. Die Forschung zielt darauf ab, bestehende Speicher durch innovative Techniken zu retrofitten und die Optionen für die Wasserstoffspeicherung in Deutschland zu erweitern.

Ein zentraler Bestandteil dieser Entwicklung ist die ganzheitliche Betrachtung des Lebenszyklus der unterirdischen Speicher. Dabei werden systematische Untersuchungen zu Materialeigenschaften, Mikrobiologie und Monitoring durchgeführt. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern sowie kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), um die Sicherheit und Nachhaltigkeit der Energieversorgung zu gewährleisten.

Wichtigkeit von Speicherkapazitäten für die Energiewende

Der Bedarf an Speichertechnologien wird in den kommenden Jahren weiter zunehmen, besonders für Wasserstoff. Schätzungen des Bundeswirtschaftsministeriums zufolge könnte der Speicherbedarf für Wasserstoff in Deutschland bis 2045 auf zwischen 70 und 100 Terawattstunden (TWh) steigen. Diese Speicher sind nicht nur für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien von Bedeutung, sondern auch für die Industrie und die allgemeine Versorgungssicherheit.

Zusätzlich zu Wasserstoff spielen weitere Speichertechnologien, wie Langzeitwärmespeicher und große Batterien, eine wichtige Rolle. Diese Systeme werden als „Troubleshooter“ der Energiewende bezeichnet, da sie Schwankungen in der Stromerzeugung ausgleichen und Flexibilität in den Energiemärkten bieten. Der Netzausbau sowohl national als auch international ist entscheidend für eine effektive Integration dieser Speicherlösungen in das bestehende Energiesystem.

Die Kombination verschiedener Speichertechnologien und deren Integration in das Stromnetz wird als Schlüssel zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende angesehen. Innovative Lösungen und Forschungsprojekte wie SAMUH2 sind dabei unerlässlich, um die Herausforderungen zu bewältigen und die energetische Zukunft Deutschlands nachhaltig zu gestalten.