Ein innovativer Ansatz der Pennsylvania State University will strukturschwache Bergbauregionen wiederbeleben. Wasserstoff in Kohle abzuspeichern könnte ein großer Durchbruch bedeuten.
Forscher Shimin Liu von der Pennsylvania State University möchte unrentable Steinkohlebergwerke als Vorratslager für Wasserstoff nutzen. “Ich halte es für sehr wahrscheinlich, dass Kohle aus wissenschaftlicher Sicht die erste Wahl für die geologische Speicherung sein könnte. Sie kann mehr aufnehmen als andere Materialien. Viele Menschen halten Kohle für Gestein, aber in Wirklichkeit ist sie ein Polymer. Sie hat einen hohen Kohlenstoffgehalt und unzählige kleine Poren, die sehr viel Gas speichern können. Kohle ist für Wasserstoff wie ein Schwamm”, so Liu.
Verbraucher sind auf Wasserstoff angewiesen
Grüner Wasserstoff wird in Elektrolyseuren hergestellt, die mit grünem Strom betrieben werden. Da Wind- und Solarstrom wetterabhängig sind, wird also mal mehr, mal weniger produziert. Industrielle und private Verbraucher sind jedoch darauf angewiesen, stets genügend Wasserstoff zur Verfügung zu haben. Daher muss er zwischengespeichert werden. Dazu lässt er sich verflüssigen oder unter hohem Druck in Tanks lagern – alles Methoden, die sehr energieintensiv und teuer sind.
Anlagerung von Wasserstoff an Kohle könnte Durchbruch bedeuten
Die Lagerung in unterirdischen Kavernen, wie sie jetzt für Erdgas genutzt werden, sind eine Möglichkeit, doch nicht alle sind geeignet, weil die Wasserstoffmoleküle viel kleiner sind als Methan, sodass die Rückhaltemechanismen nicht immer funktionieren. Die Anlagerung an Kohle könnte den Durchbruch bringen, glaubt Liu.
Lius Team hat acht Arten von Kohlen aus Bergwerken in den Vereinigten Staaten untersucht, um herauszufinden, wie viel Wasserstoff sie aufnehmen können. Alle zeigen beachtliche Sorptionseigenschaften, wobei leicht flüchtige bituminöse Kohle aus dem Osten Virginias und Anthrazitkohle aus dem Osten Pennsylvanias am besten geeignet erscheinen.
Dynamische Diffusivität und Permeabilität
“Durch die Energiewende werden die Kohlereviere wirtschaftlich am stärksten belastet. Sie zu Lagerstätten für Wasserstoff umzubauen, ist eine große Chance, sie vor dem Verarmen zu schützen”, meint Liu. Künftige Arbeiten würden sich daher auf die dynamische Diffusivität und dynamische Permeabilität von Kohle konzentrieren – Merkmale, die bestimmen, wie schnell Wasserstoff injiziert und wieder herausgepumpt werden kann.
(pi)
