Thread by @CuriepolisBuch

Gerade trendet #Wasserstoff!
Wir wollen mal ausrechnen, welches Volumen an Wasserstofftanks man bräuchte, um den deutschen Strombedarf durch drei Tage Regenwetter plus Windstille zu lupfen.

Ann.:
** Brennwert Wasserstoff: 33 kWh/kg
** Speicherung @ 700 bar (Druckgas) ~ 40 kg/m³

** Elektr. Leistungsbedarf (Zeitmittel) Deutschlands: 70 GW
** Wandlungseffizienz Strom --> Wasserstoff: 30 %
** W.e. Wasserstoff --> Strom: 60% (Gas+Dampf-Kombi-KW)
** --> Gesamtwirkungsgrad: 0.3 x 0.6 = 24% --> Aufrunden auf 25% (ein Viertel)

** Erratum!
Gesamtwirkungsgrad: 0.3 x 0.6 = 18%

Der Energiespeicherbedarf beträgt: W = 3 x 24 h x 70 GW = 5040 GWh ~ 5e9 kWh (5 Milliarden kWh)

Das bedeutet, das im Vorfeld 5e9 kWh / 0.18 = 28 Milliarden kWh erzeugt werden müssen...

--> Von diesen landen 0.3 x 28e9 kWh = 8.4e9 kWh als chemische Energie in den H2-Tanks.

Wie müssen die Tanks dimensioniert sein?
emcel.com/de/wasserstoff…

Es müssen:
M = 8.4e9 kWh / (33 kWh/kg) ~ 254 Millionen kg (bzw. 254 000 t) Wasserstoff gebunkert werden.

Bei 700 bar nimmt ein H2-Tank 40 kg/m³ auf.
emcel.com/de/warum-fasst…

Das insgesamt benötigt Tankvolumen errechnet sich zu:
V = 254e6 kg / (40 kg/m³) = 6.35 Millionen m³

bdew.de/service/daten-…
Das verfügbare Tankvolumen für Erdgas ist um ein Vielfaches größer: Jedoch sind diese Tanks eben auf Erdgas ausgelegt und nicht auf Wasserstoff, schon gar nicht bei 700 bar. Große Mengen H2, z. B. für Industriebetriebe, speichert man eher bei 200 bar.

Zu beachten ist auch, dass bei der Kompression von Wasserstoff größenordnungsmäßig soviel Energie benötigt wird wie zu seiner Herstellung. Die anfänglich benötigte Strommenge ist daher ca. doppelt so hoch wie oben berechnet.

Ist es also möglich, #Wasserstoff als Speichermedium zu nutzen, um die unregelmäßige Energieumwandlung von Wind- und Solarkraft abzupuffern?

Größenordnungsmäßig scheint es plausibel. 6.35 Millionen m³ entsprechen einer Fläche von 1 km², auf der dicht an dicht 6.35 m hohe Gastanks stehen.

Für jeden weiteren Tag, der überbrückt werden soll, muss ein Streifen von 330 m Breite und 1000 m Länge voller Gastanks dazukommen.

Das Problem liegt hier eher auf der Erzeugerseite. Bei 30% Wandlungseff. Strom->H2 und 60% H2->Strom muss, wie oben errechnet, das 1/0.18 = 5.6fache der verbrauchten Strommenge bereitgestellt werden -- wenn man die Kompressionsenergie berücksichtigt, nochmal doppelt so viel.

Soll heißen, man muss in Monaten mit viel Sonnenschein und/oder Wind das ***beinahe Zwölffache*** der Strommenge, die in den Tagen der Nebelflaute verbraucht wird, erzeugen und in Wasserstoff wandeln, komprimieren und lagern.

Bislang decken Solar und Wind noch nicht einmal unseren normalen Stromverbrauch. Bei einer Verzwölffachung des Bedarfs wäre die Lage aussichtslos. Das Konzept Wind+Sonne -> Strom -> #Wasserstoff -> Strom ist daher mit heute verfügbarer Technik impraktikabel!

Abhilfe schaffen könnten neue Verfahren zur Wasserzerlegung, die deutlich effizienter als 30% arbeiten, sowie H2-Kraftwerke, die den Wirkungsgrad von Gas-Dampf-Kombi-KW noch übertreffen (Brennstoffzellen?!).

unroll @threadreaderapp