Wasserstoff kann eine Zeit lang tief im Salz lagern und trotzdem sehr rein bleiben. Doch für eine Brennstoffzelle genügt ein hoher Prozentwert allein nicht. In einer deutschen Testkaverne fanden Forschende einzelne Spurenstoffe oberhalb der Grenzwerte für Fahrzeugkraftstoff. Das Ergebnis zeigt, warum Speicher und Gasaufbereitung zusammen geplant werden müssen.
In Rüdersdorf östlich von Berlin ließ der Energiedienstleister EWE einen unterirdischen Hohlraum im Salz für Versuche errichten. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersuchte, welche Stoffe im Wasserstoff nach dem Ein- und Ausspeichern zu finden waren. Der Versuch ist ein kleines, konkretes Stück einer größeren Frage: Wie lässt sich Energie über längere Zeit aufbewahren und später in der Qualität bereitstellen, die ein Abnehmer benötigt?
Ein Lager tief unter der Erde
Eine Salzkaverne ist ein künstlich geschaffener Hohlraum in einer Salzformation. Dort kann Gas unter Druck eingelagert und bei Bedarf wieder an die Oberfläche gebracht werden. Das DLR beschreibt die Rüdersdorfer Testkaverne als rund 1.000 Meter tief und etwa so groß wie ein Einfamilienhaus. Sie wurde eigens für die Untersuchung angelegt; eine solche Versuchsanlage ist kleiner als ein kommerzieller Großspeicher.
Für das Energiesystem ist der Speicher als zeitlicher Puffer interessant. Wasserstoff muss nicht genau dann verbraucht werden, wenn er produziert wird. Zwischen der Kaverne und dem Verbraucher stehen aber Leitungen, Messgeräte und gegebenenfalls Anlagen zur Gasaufbereitung. Sie bestimmen mit, welche Qualität tatsächlich beim Abnehmer ankommt.
Warum 99,95 Prozent nicht die ganze Antwort sind
Die veröffentlichte Studie des DLR-Teams wertete kontrollierte Ein- und Ausspeicherversuche aus. Nach der Speicherung lag die gemessene Wasserstoffreinheit über 99,95 Prozent. Das ist ein hoher Anteil. Für die Prüfung von Wasserstoff als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge verglichen die Forschenden die einzelnen Bestandteile jedoch mit den Anforderungen der EN 17124:2022.
Dabei überschritten Stickstoff, Wasser und halogenierte Verbindungen in den untersuchten Proben jeweils Grenzwerte dieser Norm. Die Studie nennt als höchste gemessene Anteile rund 450 Mikromol Stickstoff und 68 Mikromol Wasser je Mol Gas sowie 0,159 Mikromol halogenierter Verbindungen je Mol. Die Werte beschreiben einzelne gemessene Stoffanteile im Versuch, keine pauschalen Verunreinigungen jeder Kaverne.
Der Unterschied ist wichtig: Ein Gesamtwert fasst alles zusammen, was kein Wasserstoff ist. Eine Qualitätsanforderung kann daneben für einzelne Stoffe eigene Grenzen setzen. Eine kleine Menge eines bestimmten Begleitstoffs kann deshalb entscheidend sein, selbst wenn das Gas insgesamt sehr rein erscheint. Ob und wie stark aufbereitet werden muss, hängt auch vom vorgesehenen Einsatz ab.
Woher kommen die Spuren?
Für den Stickstoff nennt die Studie einen konkreten Weg: Bei der Herstellung der Kaverne wurde Stickstoff als Schutzgas eingesetzt. Nach weiteren Wasserstoffbefüllungen nahm sein Anteil ab. Das ist eine Beobachtung aus diesem Testbetrieb und kein Beleg dafür, dass Stickstoff an jedem Standort auf dieselbe Weise verschwindet.
Wasser und halogenierte Verbindungen blieben laut der Studie dagegen relevant. Die Forschenden folgern, dass begrenzte Reinigungsschritte nötig sind, um die Anforderungen der Brennstoffzellenmobilität einzuhalten. Welche Technik dafür an einem anderen Standort passt, lässt sich aus der Prozentzahl allein nicht ablesen. Dafür müssen Betreiber wissen, welche Stoffe tatsächlich auftreten und welche Qualität der Kunde braucht.
Das DLR beschreibt einen praktischen Nutzen solcher Messungen: Sie helfen, die Anlagen über Tage passend auszulegen. Am Standort Rüdersdorf könne EWE auf eine zuvor vorgesehene Gastrocknungsanlage verzichten. Zugleich stellte das DLR klar, dass die im Test erreichte Qualität wegen des Stickstoffs noch nicht unmittelbar für die Brennstoffzellenmobilität ausreichte. Weniger Technik an einer Stelle bedeutet also nicht, dass die Gasqualität keine weitere Prüfung braucht.
Was sich auf größere Speicher übertragen lässt
Das Versuchsergebnis ist ermutigend, weil es reale Proben aus einer realen Kaverne liefert. Es beantwortet aber nicht automatisch die Frage für jeden Standort. Das DLR nennt ausdrücklich größere Hohlräume und Kavernen, die zuvor Erdgas gespeichert haben, als Fälle für weitere Untersuchungen. Ihre Vorgeschichte und Ausstattung unterscheiden sich von einer neu angelegten Testkaverne.
Ein weiterer Ansatz ist das Projekt H2CAST-Prove in Etzel. Dort sollen laut Projektbeschreibung zwei von Erdgas auf Wasserstoff umgerüstete Kavernen und eine Obertageanlage im industriellen Maßstab erprobt werden. Auch Gasreinigung und unterschiedliche Betriebsweisen gehören zu den Untersuchungszielen. Die Projektbeschreibung belegt den Versuchsansatz; sie ersetzt keine veröffentlichten Ergebnisse zu allen Betriebsbedingungen.
Der Unterschied zwischen Versuchs- und Großanlage betrifft auch die Planung. Ein Speicher besteht nicht nur aus dem Hohlraum. Gas muss hinein- und wieder herausgelangen, gemessen und für den jeweiligen Abnehmer bereitgestellt werden. Wer nur die Größe des unterirdischen Lagers betrachtet, sieht deshalb einen Teil der Anlage. Die erforderliche Infrastruktur hängt davon ab, wie oft und wie schnell Gas gebraucht wird.
Reinheit und Kosten gehören zur selben Planung
Auch wirtschaftlich ist der Weg zum Nutzer relevant. Eine Fraunhofer-Analyse für das Jahr 2035 vergleicht verschiedene Nachfrageprofile und berücksichtigt Transport und Speicherung. In ihrem Szenario fallen die Infrastrukturkosten für selten laufende Spitzenlastkraftwerke stärker ins Gewicht als für einen gleichmäßig abnehmenden Industriebetrieb. Das sind modellierte Zukunftswerte unter bestimmten Annahmen, keine heutigen Marktpreise und keine isolierte Rechnung für die Reinigung in Rüdersdorf.
Für die Reinheitsfrage führt das zu einer einfachen, aber folgenreichen Unterscheidung: Die Kaverne kann als Lager funktionieren, während ein bestimmter Einsatz noch zusätzliche Aufbereitung verlangt. Die Messungen aus Rüdersdorf zeigen beides zugleich. Wie viel Aufwand an einem anderen Speicher nötig ist, müssen dessen Gaszusammensetzung, Betriebsweise und Abnehmeranforderungen zeigen.
Quellen
- Janßen und Kollegen: Assessment of the feasibility of hydrogen storage in salt caverns, 2025
- DLR: Speichern von Wasserstoff in Salzkavernen, 2024
- DLR: Optimierte Auslegung von Obertageanlagen
- DLR: Forschungsprojekt H2CAST-Prove
- Fraunhofer IEG: Transport und Speicherung, 2026
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