Wasserstoff als klimaneutraler Sekundärenergieträger und Brennstoffzellen als effiziente Energieumwandler mit hohen Wirkungsgraden haben das Potenzial, wichtige Elemente einer zukunftsfähigen, wettbewerbsfähigen und umweltfreundlichen Energieversorgung zu werden. Die Anwendungsfelder der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien sind vielfältig: in der Mobilität, in stationären Energieversorgungssystemen sowie in zahlreichen Anwendungen von Industrie über Gewerbe bis zum Einfamilienhaus.
Wasserstoff – Energieträger der Zukunft
Da Wasserstoff in der Natur nicht in Reinform vorliegt, muss er aus seinen chemischen Verbindungen gewonnen werden. Er kann z. B. durch Elektrolyseverfahren mit regenerativ erzeugtem Strom oder durch Reformierung von biogenen und fossilen Brennstoffen hergestellt werden. Die nachhaltige und schadstofffreie Energieumwandlung mittels Wasserstofftechnologie eröffnet viele Optionen für zukünftige Energiesysteme. Wasserstoff besitzt als einziger Energieträger das Potenzial, sehr große Energiemengen auch über lange Zeiträume in chemischer Form zu speichern. Er kann zur Rückverstromung in stationären Brennstoffzellensystemen oder in Gasmotoren verwendet werden und bildet als Kraftstoff in Brennstoffzellenfahrzeugen das Bindeglied zur emissionsfreien Mobilität.
Effiziente Energieumwandlung
Die Brennstoffzelle ist die optimale Technik, um die im Wasserstoff gespeicherte Energie wieder nutzbar zu machen. Dabei wird die chemische Energie in einem elektrochemischen Prozess unmittelbar in elektrische Energie und Wärme umgesetzt. Durch die Vermeidung von Zwischenschritten (wie Dampferzeugung, Turbine, Generator) und die Umgehung der für Wärmekraftmaschinen geltenden thermodynamischen Grenzen, ist die Brennstoffzelle ungewöhnlich effizient. Bei Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzelle können Wirkungsgrade von über 80 % erreicht werden. Die Brennstoffzelle erzeugt keine Emissionen, arbeitet geräuschlos und hat im Vergleich zur Verbrennung eine sehr niedrige Betriebs-temperatur (zwischen 100 und 900 °C).
Erneuerbare Energie speichern
Eine zentrale Rolle im zukünftigen Energiesystem werden neue Speichertechnologien einnehmen. Aufgrund der wetterbedingten Schwankungen stellt der weitere Ausbau von Wind- und Sonnenenergie das Energiesystem vor große Herausforderungen. Denn auch bei fluktuierender Einspeisung von Energie in die Stromnetze müssen eine sichere Versorgung und ein stabiler Netzbetrieb gewährleistet sein. Chemische Energieträger wie Wasserstoff erlangen in diesem Zusammenhang eine wichtige Bedeutung. Mit Hilfe der Power-to-Gas-Technologie können Überschüsse aus der Produktion von Strom aus Wind und Sonne in Wasserstoff und/oder Methan umgewandelt und in der bestehenden Erdgasinfrastruktur transportiert und gespeichert werden.
Roadmap Power-to-Gas
Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) wurde 2014 vom Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz in Zusammenarbeit mit zahlreichen ExpertInnen aus Forschung, Industrie und Verwaltung eine FTI (Forschung, Technologie und Innovations)-Roadmap zur Power-to-Gas-Technologie für Österreich erstellt. Für Forschung und Entwicklung in diesem Bereich ist sowohl die technologische als auch die systemische Perspektive bedeutsam. Im Rahmen der Roadmap wurden eine Vision für 2030 sowie der Handlungsbedarf und die notwendigen FTI-Instrumente für die Entwicklung und Demonstration der Power-to-Gas-Technologie erarbeitet. Mit der Implementierung von Power-to-Gas-Lösungen kann Österreich seine Positionierung als zentrale Energiespeicherregion weiter ausbauen. Das dient den österreichischen Unternehmen als international sichtbare Referenz, woraus sich ein deutlicher Vorteil im Wettbewerb entwickeln kann.
In Österreich wird seit Jahren intensiv zum Thema Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie geforscht und zukunftsweisende Konzepte sowohl im Energie- als auch im Mobilitätsbereich werden entwickelt und umgesetzt. Hier werden einige aktuelle Projekte vorgestellt, die im Rahmen der Programme des Klima- und Energiefonds und des bmvit unterstützt und durchgeführt werden.
