Was kann Wasserstoff als Stromspeicher für Bauernhöfe?

Kann Wasserstoff den hohen  Erwartungen gerecht werden?  Welche Rolle spielt er für einen energieautarken Bauernhof? 
Wasserstoff ist in Österreich  kein neuartiger Energieträger, er kommt bereits in  vielen Industriezweigen zum  Einsatz. Allerdings basiert dieser  auf fossilen Energien, meist  Erdgas. Zukunftstauglicher, emissionsfreier Wasserstoff  kann durch erneuerbare Energien  hergestellt werden und  hat dadurch großes Potenzial  in einem klimaneutralen Energiesystem. Dafür gibt es viele  Strategien, Studien und Ankündigungen, aber noch kaum  tatsächlich produzierten, emissionsfreien Wasserstoff.

Reiner Wasserstoff kommt in  der Natur kaum vor, es gibt  aber unterschiedliche Verfahren  zur Herstellung. Bei der  Herstellung durch Elektrolyse  mit erneuerbarem Strom aus  PV, Wasser-, Windkraft oder  Dampfreformierung mit Biogas  spricht man von grünem  Wasserstoff.
"Grüner Wasserstoff" ist klimaneutral.

Wasserstoff könnte eine wichtige  Technologie am energieautarken  Bauernhof der Zukunft sein. Grüner Wasserstoff  könnte Erdgas bei der Produktion  von Ammoniak ersetzen, das für Düngemittel wichtig  ist. Für landwirtschaftliche  Nutzfahrzeuge, wie Traktoren,  gibt es Ansätze für mit Wasserstoff  betriebene Brennstoffzellen. Allerdings wird an Wasserstoff- Traktoren erst geforscht, es gibt noch keine kommerzielle  Anwendung.
Für Fahrten in  der Stadt oder mit dem Hoftrac  wird sich Elektromobilität aufgrund  des hohen Wirkungsgrads  durchsetzen.
Für die  Energieversorgung am Betrieb  bieten auf Höfen große Dachflächen  oder Agri-PV Potenzial  für Photovoltaik-Anlagen. Der Überschussstrom kann  durch Elektrolyse für die Wintermonate  als Wasserstoff gespeichert  und über eine Brennstoffzelle  rückverstromt werden. So können Überschüsse  der Sonnenstromerzeugung im  Sommer auch für den Stromverbrauch  im Winter eingesetzt werden.

Hier kommt es zu Wirkungsgradverlusten  bei der Produktion  von Wasserstoff und wiederum  bei der Rückverstromung  durch die Brennstoffzelle. Insgesamt  kann ein Wirkungsgrad  von 40 - 60% erreicht  werden, wenn auch die  entstehende Abwärme genutzt  wird. Ansonsten ist der Wirkungsgrad  niedriger. Wird also  aus Wasserstoff später wieder  Strom gemacht, wird etwa die  doppelte ursprüngliche Energiemenge  benötigt. Wenn  für die Produktion allerdings  Überschussstrom genutzt wird, der nicht ins Netz eingespeist  werden kann und ansonsten  verloren geht, "gewinnt" man  Energie dadurch, dass sie speicherfähig  gemacht wird.
Zum  Vergleich: Der elektrische Wirkungsgrad  eines Batteriespeichers  liegt bei rund 90%.

Die Kosten für die Produktion  und Speicherung von Wasserstoff, aktuell meist in Druckspeichern, sind stark abhängig  von den Kosten für den  Elektrolyseur und den Strombezugspreis. Für den Elektrolyseur sind hohe Investitionskosten  notwendig. Bei niedrigen  Strombezugskosten sind  Wasserstoffgestehungskosten  von 5 Euro je Kilo möglich. Bei aktuell hohen Strompreisen  liegen die Kosten bei 15 - 20 Euro je kg. Wird eigener  Überschussstrom genutzt, sind  die Kosten entsprechend niedriger. Ein Kilo Wasserstoff wiederum  liefert bei späterer Rückverstromung  einen Energiegehalt  von 21 kWh, womit man  rund eineinhalb Stunden Gülle  mixen oder etwa vier Stunden  Futter mahlen kann.

Bei  der Bewertung der Wirtschaftlichkeit  stellt sich immer die  Frage der Kosten für die Alternative. Da die Preise am Energiemarkt  aktuell hoch sind, wird Wasserstoff verhältnismäßig  wirtschaftlicher. Dennoch ist der breite Einsatz erst mittel- bis langfristig zu erwarten. Die zukünftigen Kosten sind  schwierig abschätzbar. In den  nächsten Jahren wird noch  viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit  geleistet. Eine vielversprechende Technologie, die aber noch nicht rentabel  und ausgereift ist.

Batteriespeicher: 90%
Wasserstoffspeicher: 40 - 60%
Elektroauto: 65 - 75%
Brennstoffzellenfahrzeug: 30%
Benzinauto: 25 - 35%

*Verhältnis von genutzter zu zugeführter Energie