Wasserstoff als Wärmespeicher, ein Gedankengang
Wärmespeicher sind bei der Gebäudeheizung mit erneuerbarer Energie als auch festen fossilen Energieträgern, vornehmlich Kohle und Torf, nicht wegzudenken.
Das primäre Speichermedium ist hierbei meist Wasser. Der Grund ist einfach.
Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von
Dieser Wert bedeutet nichts anderes, als das ein 1kg Wasser zur Erhöhung seiner Temperatur um ein Kelvin, 4,186 kJ aufnehmen muss.
Damit hat es eine höhere Speicherkapazität als alle anderen bei Umgebungsbedingungen festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen. Mit einer Ausnahme…… Wasserstoff!
Tatsächlich machte mich Wikipedia kürzlich darauf aufmerksam, dass Wasserstoff in seinem gasförmigen Zustand eine spezifische Wärmekapazität von sagenhaften besitzt. Dies ist eine um den Faktor 3,4 höhere Wärmekapazität als bei Wasser.
In der Praxis würde das folgendes bedeuten. Wasser wird bevorzugt in isolierten Rohrschlangenwärmetauschern verwendet. Diese sind in der Regel 0,4 – 1m³ groß und werden in Gebäuden sowohl als Boiler zur Warmwasserbereitstellung oder Pufferspeicher für den Heizkreislauf verwendet.
Für eine typische Aufladung eines 1m³ Speichers ergibt sich die folgende aufgenommene Wärmemenge.
Bei einer Temperaturerhöhung um 50K oder °C lassen sich also 58,08kWh in Wärme speichern. Ersetzt man bei gleichbleibenden Bedingungen Wasser durch Wasserstoff kommt man zu einem anderen Ergebnis.
Auf den Wärmespeicher bezogen könnten damit bei selber Masse des Speicherstoffs 3 Wärmespeicher eingespart werden. Leider beginnt hier das Problem mit dem Speichermedium Wasserstoff. Die Dichte ist sehr gering. Sie beträgt: Das ist ein Bruchteil der Dichte von Wasser .
Dadurch wird es erforderlich den Wasserstoff zu komprimieren. Bei Gasen ist das kein Problem. Lediglich das Material muss dem Druck standhalten.Schauen wir doch einmal wie hoch dieser wäre, wenn bei gleichem Volumen dieselbe Masse Wasser
durch Wasserstoff ausgetauscht werden müsste.
Wasserstoff muss also auf 4148,71 bar verdichtet werden, um auf demselben Raumbedarf seinen Vorteil voll ausspielen zu können.
Das ist technisch eindeutig zu hoch! In einfachen Druckbehältern ist beispielsweise ein Druck von 30bar maximal erlaubt. Dieser gilt aber auch nur für Sauerstoff und Stickstoff. Dichtungen die Wasserstoff einschließen, müssen sehr viel höher abdichten, da Wasserstoff als kleinstes aller Atome extrem flüchtig ist. Die Kosten dürften bei einer Realisierung explodieren. Reiner Wasserstoff ist also derzeit noch keine Alternative zu seinem Oxid, dem Wasser.