Finnland schafft die Voraussetzungen für groß angelegte unterirdische Wasserstoffspeicher in kristallinem Grundgestein | VTT
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Da Europa die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff ausweitet, werden groß angelegte Wasserstoffspeicher benötigt, um Produktion und Verbrauch auszugleichen. Eine neue finnische Studie des VTT Technical Research Centre of Finland und des finnischen geologischen Dienstes GTK in Zusammenarbeit mit Unternehmen der finnischen Wasserstoffwirtschaft zeigt, dass unterirdische Wasserstoffspeicher auch in kristallinem Grundgestein errichtet werden können – eine wichtige Erkenntnis für Länder und Regionen, die nicht auf Salzkavernen zurückgreifen können.
Unterirdische Wasserstoffspeicher sind erforderlich, um die Wasserstoffproduktion und -nutzung über Tage und Wochen hinweg auszugleichen, nicht nur über Stunden. Während Wasserstoff-Transportleitungen kurzfristige Flexibilität bieten können, erfordert ein mehrtägiger Ausgleich große unterirdische Speicheranlagen. Die Ergebnisse sind besonders relevant für Finnland, das darauf abzielt, eine der führenden Wasserstoffwirtschaften Europas zu werden, dem jedoch die unterirdischen Salzkavernen fehlen, die in vielen anderen europäischen Ländern für die Wasserstoffspeicherung zur Verfügung stehen.
„Die Entwicklung unterirdischer Wasserstoffspeicher ist ein langwieriges und kapitalintensives Unterfangen. Das Projekt schätzte, dass der Bau einer 40.000 m³ großen Speicheranlage etwa 30 Millionen Euro kosten würde. Einschließlich der Planungs- und Genehmigungsphasen würde die Gesamtprojektdauer vier bis fünf Jahre betragen“, sagt Pasi Valkokari, leitender Wissenschaftler bei VTT und Projektleiter der Forschungsinitiative.
In einem von Business Finland finanzierten gemeinsamen Forschungsprojekt haben VTT und GTK erstmals eine umfassende Bewertung der Anforderungen an die Wasserstoffspeicherung unter finnischen Bedingungen durchgeführt. An dem HUG-Projekt waren zudem fast zwanzig Unternehmen beteiligt, die in der finnischen Wasserstoffwirtschaft tätig sind.
„Das Projekt hat wertvolle Erkenntnisse über Alternativen zur unterirdischen Wasserstoffspeicherung geliefert und das Verständnis sowohl für die Chancen als auch für die noch bestehenden Unsicherheiten, die geklärt werden müssen, verbessert. Die Ergebnisse bilden eine solide Grundlage für die Entwicklung groß angelegter Wasserstoffspeicher als integraler Bestandteil zukünftiger Wasserstoffsysteme“, sagt Satu Sipola, Vizepräsidentin für Wasserstoff und Power-to-X bei Fortum Power and Heat.
Die Auslegung und Sicherheit von Speicherkavernen erfordern weitere Forschung
Bestehende unterirdische Salzkavernen in Mitteleuropa und im Vereinigten Königreich können zur Wasserstoffspeicherung genutzt werden, da sie von Natur aus gasdichte Bedingungen bieten. In Finnland fehlen jedoch geeignete Salzformationen, was bedeutet, dass Speicherkavernen in kristallinem Grundgestein ausgehoben und die Gasdichtheit durch technische Lösungen gewährleistet werden muss. Dies macht Finnland zu einem relevanten Testfall für andere Regionen, in denen die Speicherung in Salzkavernen nicht möglich ist.
„Die geologische Standortauswahl, Standortuntersuchungen und Materialstudien für eine Wasserstoffspeicheranlage in festem Gestein sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass das umgebende Grundgestein stabil bleibt und die Sicherheit nicht beeinträchtigt wird, falls Wasserstoff mit anderen Materialien reagieren sollte“, sagt Teemu Lindqvist, Geologe bei GTK.
Die gemeinsame Studie untersuchte die Machbarkeit der Ansiedlung großer unterirdischer Wasserstoffspeicherkavernen im finnischen Grundgestein. Als Ergebnis entwickelte das Projekt ein übergreifendes Speicherkonzept, das die Auslegung der Speicherstruktur, Betriebsmodelle, geologische und sicherheitstechnische Anforderungen, technische und gesellschaftliche Risiken, Investitionsbedarf sowie Ökosystemmodelle umfasst. Neben den Ergebnissen bleiben jedoch noch einige wichtige technische, wirtschaftliche und regulatorische Fragen offen, die weiterer Untersuchungen bedürfen.
„Wir bereiten derzeit gemeinsam mit dem Industriekonsortium die nächste Forschungsphase vor und wollen die forschungsbasierten Auslegungsanforderungen weiterentwickeln, die den Aufbau einer Pilotanlage und eines reproduzierbaren Speicherkonzepts für einen breiteren Einsatz ermöglichen“, sagt Jutta Nyblom, die bei VTT für die industrielle Zusammenarbeit im Projekt und die Vorbereitung der Initiative verantwortlich ist.
Schrittweise Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft
Finnlands Wasserstoffwirtschaft wird sich voraussichtlich schrittweise entwickeln. In der ersten Phase werden regionale Wasserstoffcluster entstehen. Mit steigendem Produktions- und Verbrauchsvolumen von Wasserstoff werden spezielle Speicheranlagen zu einem entscheidenden Faktor für wirtschaftlich tragfähige Wasserstoff-Wertschöpfungsketten, da sie dazu beitragen, die Wasserstoffpreise und die Verfügbarkeit zu stabilisieren.
Zunächst werden kleinere Speicherlösungen ausreichen. Es wird jedoch erwartet, dass der Bedarf an mittelgroßen unterirdischen Wasserstoffspeichern mit einem Volumen von 10.000 bis 40.000 Kubikmetern rasch steigen wird.
„Öffentliche Investitionsförderung ist entscheidend, um Investitionen in grünen Wasserstoff und die Entwicklung der finnischen Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen sowie sicherzustellen, dass Speicherprojekte ohne Verzögerungen vorankommen. Neben der öffentlichen Unterstützung erfordern die Projekte eine enge Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette, ein stabiles und vorhersehbares regulatorisches Umfeld sowie feste Abnahmeverpflichtungen, um voranzukommen“, sagt Pasi Valkokari vom VTT.
Industriepartner des HUG-Projekts
AFRY Finland Oy, BusinessOulu, Danfoss Drives Oy, DEKRA Industrial Oy, EDR, Medeso Oy, Energiateollisuus ry, Fortum Power and Heat Oy, Gasgrid vetyverkot Oy, Geomachine Oy, Green North Energy Oy, Helen Oy, Lujabetoni Oy, Mincon Nordic Oy, Neste Oyj, St1 Oy, Sweco Finland Oy, Valmet Automation Oy Vantaan Energia Oy
Das Projekt wurde in erster Linie von Business Finland finanziert. Die Forschungsarbeiten wurden vom Technischen Forschungszentrum Finnlands (VTT) und dem Geologischen Dienst Finnlands (GTK) durchgeführt.
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