Im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Speichertechnologien für Strom sind die Speicherkapazitäten im Gasnetz enorm. Mit der Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff könnte die vorhandene Erdgasinfrastruktur, bestehend aus Pipelines und Erdgasspeichern, als Pufferspeicher für überschüssige Ökoenergie genutzt werden.

Untertage-Gasspeicher sind seit langem bewährte großvolumige Energiespeicher. Für die Wasserstofftoleranz dieser Speicher – insbesondere der Porenspeicher – liegen noch keine Untersuchungen vor. Im Leitprojekt der Energieforschung „Underground SUN.STORAGE“ untersucht ein österreichisches Konsortium unter der Führung der RAG (Rohöl-Aufsuchungs-Aktiengesellschaft) erstmals die Verwendung vorhandener Untertage-Gasspeicher zur chemischen Langzeit-Speicherung von Wind- und Sonnenenergie. Projektpartner sind die Montanuniversität Leoben, das Interuniversitäre Department für Agrarbiotechnologie (IFA-Tulln) der Universität für Bodenkultur Wien, das Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz sowie der Verbund und die Axiom Angewandte Prozesstechnik GmbH. Die Wasserstoffverträglichkeit der Untergrund-Gasspeicher ist der zentrale Fokus des Leitprojekts.

Ziel ist es, einen Nachweis für mögliche Wasserstoffgehalte von bis zu 10 % zu erbringen. Gelingt dies, könnten die Erdgaslagerstätten mit ihrem großen Speichervolumen (7 Mrd. m³ entsprechend 77.000 Gigawattstunden (GWh) in Österreich) im zukünftigen Energiesystem eine wichtige Rolle als Ausgleichsspeicher für erneuerbare Energien einnehmen. Der Nachweis der Wasserstoffverträglichkeit ist auch dann erforderlich, wenn im System Power-to-Gas der Weg der Methanisierung gewählt wird, weil auch in diesem Fall Restgehalte an Wasserstoff im einstelligen Prozentbereich verbleiben.

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Power-to-Gas-Verfahren, Grafik: Quelle RAG

TECHNOLOGIE
Im Power-to-Gas-Verfahren wird mithilfe überschüssiger Elektrizität aus Sonnen- und Windenergie durch Elektrolyse Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Optional wird der so erzeugte Wasserstoff in einem weiteren Verfahren – der Methanisierung – mit Kohlendioxid (CO₂) zu Methan oder anderen flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen umgewandelt. Das einzige „Abgas“, das während des Prozesses entsteht, ist Sauerstoff, der bei der Spaltung von Wasser frei wird. Die Energieträger Wasserstoff und Methan können zur Wärme- und Stromproduktion, als Kraftstoffe in der Mobilität oder als Rohstoffe für industrielle Prozesse zum Einsatz kommen.

Im Rahmen des Projekts werden zahlreiche Laborversuche, Simulationen und Modellbetrachtungen durchgeführt, etwa um das Verhalten von Speicherformationen unter Wasserstoffeinfluss vorauszusagen oder mikrobielle Prozesse bei der Einleitung von Wasserstoff in einen Untertage-Gasspeicher zu charakterisieren. Außerdem wird erstmals weltweit ein Feldversuch im industriellen Maßstab an einer ehemaligen natürlichen Erdgaslagerstätte durchgeführt, deren Eigenschaften mit den großen erschlossenen Speicherreservoirs in Österreich vergleichbar sind (Gemeinde Pilsbach, Oberösterreich). Eine Risikobewertung, ein Life Cycle Assessment sowie die Analyse der rechtlichen und ökonomischen Rahmenbedingungen begleiten die Forschungsarbeiten. Durch den Abgleich der Ergebnisse aus Labor, Simulationen und In-situ-Versuch können die im Rahmen des Projekts entwickelten Simulationstools kalibriert werden. Dies soll die Basis dafür schaffen, weltweit Untersuchungen vieler anderer Speicherstrukturen durchführen zu können.