Wasserstoff speichern - Warum?
Wasserstoff macht die immensen Energiespeicherkapazitäten, die in der bundesweiten Erdgasinfrastruktur liegen, für Erneuerbare Energien verfügbar. Die chemisch gebundene Energie in Form von Wasserstoff steht verschiedenen Märkten – wie dem Strom- und Wärmemarkt, Industrieanwendungen und Mobilität – zur Verfügung. Der Bedarf an Speicherkapazitäten wächst mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien. Durch die untertägige Speicherung von Erdgas-/Wasserstoff-Gasgemischen können großvolumige Energiespeicher entstehen, die zu einer Flexibilisierung der Gas- und Energieversorgung führen. Mit unserem Forschungsprojekt HyStorage erproben wir gemeinsam mit unseren Partnern Open Grid Europe, RAG Austria, SEFE und NAFTA die Integrität von Porenspeichern im Hinblick auf die Speicherung von Wasserstoff.
Projektbeschreibung
Bei HyStorage geht es darum, den Einfluss unterschiedlicher Wasserstoffkonzentrationen auf poröse Gesteinsformationen zu untersuchen und damit die Eignung und Integrität von Porenspeichern für die Speicherung von Wasserstoff zu prüfen. Am Standort des Untertagegasspeichers Bierwang werden Erdgas-/Wasserstoff-Gasgemische injiziert, um die biogeochemischen Prozesse im Untergrund bestimmen zu können. So können Prognosen über die Langlebigkeit und Integrität der Lagerstätte erstellt werden. Die mit diesem Vorhaben gewonnenen Forschungsergebnisse und Schlussfolgerungen stellen essenzielle Informationen für das Betriebsverhalten der Untertagegasspeicher dar und sollen nach Möglichkeit auf das deutsche und europäische System der Untertagespeicherung übertragen werden. Für den Versuch wird eine kleinere ehemalige – vom bestehenden Erdgasspeicher Bierwang unabhängige – Erdgaslagerstätte genutzt. In mehreren Projektphasen werden unterschiedliche Erdgas-/Wasserstoff-Gasgemische mit 5 Prozent, 10 Prozent bzw. 20 Prozent Wasserstoffanteil im Erdgas in die ehemalige Erdgaslagerstätte ein- und nach einer jeweils dreimonatigen Standzeit wieder ausgespeichert. Der erste Zyklus mit 5% Wasserstoff dient der grundsätzlichen Überprüfung der Machbarkeit der Anwendung, der zweite stellt eine Vergleichbarkeit zu anderen internationalen Industrieprojekten her und der dritte ist eine Weiterführung und Vorbereitung auf zukünftige, höhere Wasserstoffkonzentrationen, aber auch auf mögliche Wasserstoffspitzen aufgrund von Konzentrationsschwankungen in der Erdgasinfrastruktur. Nach den erfolgreichen ersten Phasen wurde das Projekt um zwei weitere Phasen verlängert, in welchen die langfristige Speicherung des Wasserstoff-Erdgasgemisches als auch die Auswirkung von reinem Wasserstoff untersucht werden soll. Während der gesamten Projektlaufzeit werden umfangreiche Untersuchungen, regelmäßige Messungen zur Stoff- und Gaszusammensetzung sowie Auswertungen und Analysen der Daten stattfinden. Die Planung und Durchführung des Projekts erfolgt in enger Abstimmung mit der zuständigen Bergbehörde.
Project milestones
2022
Beginn des Projektes
Mai 2022
Vorbereitende Maßnahmen und Erstellung der Fundamente
November 2022
Einrichtung Gasmess- und Regelanlage sowie Aufbau Wasserabscheider
März 2023
Lieferung und Anschluss des Gasverdichters
Juni/Juli 2023
Inbetriebnahme und finale Tests des neuen mobilen Wasserstoffverdichters und der Gasqualitätsmessgeräte unseres Partners OGE
September 2023
Vorprüfungen abgeschlossen. Personal geschult. Inbetriebnahme erfolgreich. Erste Wasserstoff-Injektion erfolgt. Wir sind bereit, weiterzugehen!
Januar 2024
Erste Betriebsphase erfolgreich abgeschlossen. Ausspeicherung von Wasserstoff. Jetzt werden alle Daten ausgewertet.
März 2024
Erste Versuchsphase erfolgreich – Wasserstoff nach Injektion in poröses Gestein wieder ausgespeichert
Januar 2025
Erfolgreicher Abschluss der Phase 2 - 95 % Wasserstoff-Rückgewinnung. Keine signifikanten mikrobiellen Reaktionen. Gute Qualität der Vorhersagen des Lagerstättenmodells.
September 2025.
3. Phase: 20% Wasserstoff im Erdgas konnte erfolgreich ausgespeichert werden. Die Ergebnisse bestätigen die Machbarkeit für Porenspeicher. Hervorragende Wiederholbarkeit aller Versuche. Phasen 4 und 5 in Vorbereitung.
Zeitplan
Wann? |
Wo? |
|---|---|
2022 |
Einrichtung der spezialisierten gastechnischen Anlage für den Speicherversuch auf einem dafür vorgesehenen Bohrplatz am Standort Bierwang der Uniper Energy Storage |
Mai 2023 |
Beginn Probebetrieb |
September 2023 |
Erste Einspeicherung des Erdgas-/Wasserstoff-Gasgemisches |
März 2024 |
Abschluss der ersten Versuchsphase ist erfolgreich – Wasserstoff konnte nach Injektion in poröses Gestein wieder ausgespeichert werden. |
September 2024 |
Einspeichern Phase 2: 10% Wasserstoffanteil im Erdgas |
Januar 2025 |
Erfolgreicher Abschluss der zweiten Phase mit 10 % Wasserstoffanteil im Erdgas. 95 % Wasserstoff konnten zurückgewonnen werden, ohne dass dabei signifikante mikrobielle Reaktionen zu beobachten waren. Die Qualität der Vorhersagen des Lagerstättenmodells erweist sich als sehr gut. |
März 2025 |
Einspeichern Phase 3: 20% Wasserstoff im Erdgas |
September 2025 |
Ausspeicherung ist ebenfalls erfolgreich, erneut Machbarkeit der Wasserstoffspeicherung nachgewiesen. Das entwickelte Reservoir-Simulationsmodell liefert wertvolle Erkenntnisse für die weitere Forschung. |
Ein starkes Team
Zur Durchführung des Projektes HyStorage haben sich die Unternehmen Uniper Energy Storage GmbH, Open Grid Europe GmbH, RAG Austria AG, SEFE Securing Energy For Europe GmbH und NAFTA a. s. zu einem Konsortium zusammengeschlossen. Weitere interdisziplinäre Partner aus Industrie und Wissenschaft, wie z.B. Voest Alpine, Vallourec, Isodetect sowie die Technische Universität Clausthal unterstützen und begleiten das Vorhaben technisch und wissenschaftlich.
