Wasserstoff und Kraftwerke

Wasserstoff macht erneuerbare Energie über Wochen und Monate speicherbar. Gasturbinen, Gasmotoren und Brennstoffzellen daraus Strom und Wärme – dann, wenn sie gebraucht wird.

Mit dem Ausbau von Wind- und Solarenergie wächst der Bedarf an steuerbarer Leistung. In Zeiten mit wenig Wind und wenig Sonne – der sogenannten Dunkelflaute – müssen Kraftwerke einspringen, die zuverlässig und flexibel Strom liefern. Diese Aufgabe übernehmen zunehmend moderne Gaskraftwerke, die zunächst mit Erdgas betrieben werden und später auf Wasserstoff umgestellt werden können.


Wasserstoff verbindet dabei Speicher und Kraftwerk: Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien wird per Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt, gespeichert und bei Bedarf wieder verstromt. So lässt sich Energie über Wochen und Monate speichern – vom sonnenreichen Sommer bis in den Winter. Während Photovoltaik und Batteriespeicher die Versorgung von April bis September weitgehend abdecken können, bleibt die Frage: Was machen wir von Oktober bis März?


Moderne Gasturbinen und Gasmotoren können bereits heute Wasserstoff beimischen. Der Betrieb mit 100 Prozent Wasserstoff ist technisch demonstriert, erfordert aber Anpassungen an Brennern, Brennstoffversorgung und Sicherheitstechnik. Da die Rückverstromung mit Umwandlungsverlusten verbunden ist, spielt Wasserstoff im Kraftwerk seine Stärken vor allem dort aus, wo er seltene, aber unverzichtbare Einsatzstunden absichert oder wo Strom und Wärme gemeinsam genutzt werden.

Vorstand der H2BZ-Initiative Hessen

>>Wasserstoff kann erneuerbare Energien um regelbare Kraftwerksleistung ergänzen. Dafür müssen Erzeugung, Speicherung und Nutzung als Gesamtsystem zusammenpassen.<<

Heinrich Lienkamp
Heinrich Lienkamp

Dr. Heinrich Lienkamp

Stellvertretender Vorstandsvorsitzender
Mainzer Str. 118, 65189 Wiesbaden, Hessen, Germany
heinrich.lienkamp@h2bz-hessen.de

Große Kraftwerksstandorte auf Wasserstoff vorbereiten

Vom Heizkraftwerk in Frankfurt am Main bis hin zur Demonstrationsanlage in Florida zeigen aktuelle Projekte, wie sich Kraftwerke auf den Wasserstoffbetrieb vorbereiten lassen.

Frankfurts ehemaliges Heizkraftwerk West wird auf Erdgas umgerüstet. Die neuen Gasturbinen können zukünftig auch mit Wasserstoff betrieben werden. (c) Mainova AG

Der Weg zum Wasserstoffeinsatz kann über bestehende Kraftwerksstandorte führen. Für einen späteren Betrieb mit Wasserstoff müssen unter anderem Turbinen, Brennstoffversorgung und Sicherheitstechnik entsprechend ausgelegt oder angepasst werden. Welche Wasserstoffanteile eine Anlage nutzen kann und welche Umrüstungen erforderlich sind, hängt von der konkreten Technik ab.


Ein Beispiel in Hessen ist das Heizkraftwerk West in Frankfurt am Main. Mainova ersetzt dort Kohle durch gasbetriebene Kraft-Wärme-Kopplung und bereitet die neuen Anlagen auf den künftigen Einsatz von Wasserstoff vor. Die Kraftwerksmodernisierung ist somit ein wichtiger Baustein für die zukünftige Fernwärmeversorgung. Voraussetzung für den späteren Wasserstoffbetrieb ist jedoch eine gesicherte Versorgung mit geeignetem Wasserstoff.


>>>Mainova – Kohleersatzprojekt am Heizkraftwerk West

Wie sich Erzeugung, Speicherung und Rückverstromung verbinden lassen, zeigt das DeBary Hydrogen Production Storage System von Duke Energy in Florida. Dort versorgt eine bestehende Solaranlage zwei Elektrolyseure mit Strom. Der erzeugte Wasserstoff wird gespeichert und bei Bedarf einer umgerüsteten Gasturbine zugeführt. Diese kann mit einem Erdgas-Wasserstoff-Gemisch oder mit bis zu 100 Prozent Wasserstoff betrieben werden.


Duke Energy stellte das Demonstrationssystem im Jahr 2026 vor. Es zeigt, wie vorhandene Solar- und Kraftwerksanlagen um eine Wasserstoffspeicherkette ergänzt werden können. Für Projekte in Hessen liefert dies einen technischen Ansatz. Die Wirtschaftlichkeit muss sich unter den jeweiligen Standort- und Marktbedingungen bewähren.


>>>Duke Energy – Erzeugung, Speicherung und Nutzung von grünem Wasserstoff

>>>POWER – Kraftwerksprojekt DeBary in Florida



Strom und Wärme vor Ort gemeinsam erzeugen

Auch dezentral kann Wasserstoff Strom und Wärme liefern – direkt dort, wo beides gebraucht wird: von Gewerbestandorten und Industrieanlagen bis hin zu kommunalen Wärmenetzen. 

Neben großen Anlagen kommen dezentrale Kraftwerkslösungen in Betracht. Wasserstofffähige Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellensysteme können Strom nahe am Verbrauchsort erzeugen. Wird die dabei entstehende Wärme genutzt, spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung. Geeignete Einsatzfelder können Gewerbestandorte, Industrieanlagen und kommunale Wärmenetze sein.


Die gemeinsame Nutzung von Strom und Wärme kann den eingesetzten Brennstoff besser ausnutzen. Dafür müssen Wärmebedarf, elektrische Leistung und Betriebszeiten zusammenpassen. Bei der Weiterentwicklung bestehender Wärmenetze ist Wasserstoff eine mögliche Ergänzung im Zusammenspiel mit anderen Wärmequellen. Ob er sich für einen Standort eignet, ist anhand des örtlichen Bedarfs und der verfügbaren Alternativen zu prüfen.


Für die Projektplanung zählt die gesamte Kette: Woher kommt der Wasserstoff, wie gelangt er zum Kraftwerk und wie lange reicht der Speicher? Hinzu kommen die technische Eignung der Anlage, ihr Strom- und Wärmeabsatz sowie die Kosten für Errichtung, Betrieb und Versorgung. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff und zurück ist mit Energieverlusten verbunden; ihr Nutzen liegt insbesondere darin, Energie über lange Zeiträume verfügbar zu machen.


Unternehmen planen den Wasserstoffeinsatz an einem Kraftwerksstandort oder suchen den fachlichen Austausch zu einer dezentralen Strom- und Wärmeversorgung? Die H2BZ-Initiative Hessen bietet einen ersten Kontakt und vernetzt Interessierte mit Fachleuten aus ihrem Netzwerk. Im Mittelpunkt stehen Lösungen, die zum Bedarf des Standorts passen und sich in die regionale Energieversorgung einfügen.