Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie zückte unlängst den Rotstift und strich plakativ die „Nachteile“ aus der Energiewende (Link). Das sieht gut aus, aber ob die EEG-Reform tatsächlich „planbar, bezahlbar und effizient“ den Weg in eine energetische Zukunft jenseits von Öl, Gas, Kohle und Atomkraft beschreitet, durfte nach den aufschlussreichen Vorträgen im letzten Freitagsseminar am fem durchaus bezweifelt werden. Denn wer glaubte, unter dem Titel Elektrolyse – Verfahrenstechnik und Forschungsschwerpunkte würden ausschließlich „technische Herausforderungen“ diskutiert, der wurde insbesondere in den ersten beiden Vorträgen von Andreas Brinner (ZSW) und Peter Holzapfel (Siemens) eines besseren belehrt: Die Frage, ob und wie es möglich ist, die unausweichlichen Energieüberschüsse aus erneuerbaren Energiequellen (Sonne, Wind und Wasser) zu speichern, rührt an den Kern des in seiner Bedeutung für den globalen modus vivendi kaum zu überschätzenden Megaprojekts „Energiewende“.
Die Umstellung von den stabilen, ungemein energiedichten fossilen Energieträgern auf die sprichwörtlich wechselhaften, der Fachjargon sagt: volatilen Energiequellen sorgt je nach Wetterlage für Spitzen und Senken in der Stromproduktion, die entweder abgefangen oder aufgefüllt werden müssen. Je höher der Anteil an den Erneuerbaren Energien (EE), desto stärker können diese Schwankungen ausfallen. Die Konsequenzen, so Peter Holzapfel, sind schon heute – bei einem EE-Anteil von ca. 24% bei der Brutto-Stromerzeugung – drohende Netzabschaltungen, Auslagerungen von Überschüssen ins EU-Ausland und negative Strompreise (Ein Beispiel veranschaulicht den Ernst der Lage: Der deutsche Aluminiumhersteller Trimet, dessen Energiebedarf dem der Städte Essen, Dortmund und Bochum zusammen entspricht, hat im vergangenen Geschäftsjahr zweimal die Produktion am Standort Essen herunterfahren müssen, um einen Blackout im Netz zu verhindern). Die vorhandenen Netze im In- und Ausland – als Speicher mit dem höchsten Wirkungsgrad – können überschüssigen Strom nicht in Gänze auffangen, nennenswerte aktive Speicher, die den mittels Elektrolyse bzw. Methanisierung in Wasserstoff und synthetisches Gas umgewandelten Strom aufnehmen können, gibt es derzeit nicht.
Dabei ist die Wasserelektrolyse nicht erst seit gestern ein bewährtes Verfahren, das in Versuchsaufbauten gut funktioniert, bislang jedoch noch nicht in Großanlagen implementiert wird. Der Weg vom Teststand zum industriellen Serienprodukt, berichtete Andreas Brinner vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung aus seiner Erfahrung, ist bekanntlich niemals frei von politischen und technologischen Rückschlägen. Das Hauptproblem besteht nach wie vor darin, dass die Energiespeicherung ohne erhebliche Verluste und ohne die Zuführung von elektrischer Energie für die Wasserelektrolyse und Rückverstromung nicht zu haben ist. Für einen wirtschaftlichen Betrieb großer und kleiner Anlagen sind die Energiekosten entscheidend. Peter Holzapfel brachte es auf den Punkt: Der Stromanbieter unterscheidet nicht zwischen der Glühbirne und dem Elektrolyseur, für dessen Betrieb dieselben hohen Kosten mit allen Umlagen und Steuern zu Buche schlagen.
Erfahrungsgemäß verschwinden auch die löblichsten politischen Projekte im Archiv, wenn es nicht gelingt, innovative und praktikable Lösungen auf dem Boden des technisch Machbaren zu finden. Und so nahm Dr. Mila Manolova (fem) die Gäste des Freitagsseminars vor dem Hintergrund von Kostendruck und Effizienzsteigerung abschließend mit in den Mikrokosmos der Material- und Oberflächentechnik. In ihrem Vortrag widmete sie sich der katalytischen Optimierung von Elektroden für die sogenannte Anionentauscher-Membran-Elektrolyse, eine Technik, die ohne kostspielige Edelmetall-Katalysatoren auskommt und die positiven Eigenschaften der alkalischen und der PEM-Elektrolyse vereinen soll. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden am fem Substrate, Strukturen und Beschichtungen erforscht und Mehrkomponenten-Legierungen aus Metallen der Eisengruppe als neue Elektrodenoberflächen durch galvanische Abscheidung hergestellt. Ein preiswertes, mit einer Cobalt-Mangan-Legierung beschichtetes Stahlvlies hat sich als bestes Material erwiesen, reduziert es doch im Vergleich zu unbeschichteten Substraten (z.B. Nickelgewebe) die Hemmung der Wasserstoffentwicklung um bis zu 600 mV.
Das nächste Freitagsseminar findet am 12. Dezember 2014 statt, Thema ist das „Infrarotlicht in der Beschichtungstechnik“ zum Tempern von Metallsubstraten.
