Die ETH-Forscher Samuel Heiniger (links, mit einem Glas Eisenerz) und Professor Wendelin Stark vor den drei Eisenreaktoren auf dem ETH-Campus Hönggerberg. (Bild: ETH Zürich) In Kürze – Wasserstoff zu speichern ist teuer und ineffizient. In einer Pilotanlage auf dem ETH-Campus Hönggerberg zeigen ETH-Forscher, wie sich das bald ändern könnte. – In drei Reaktoren lassen die Forscher den Wasserstoff mit Eisenoxid reagieren. Das entstehende Eisen lässt sich gut speichern und wieder in Wasserstoff und Eisenoxid umwandeln. – Die Pilotanlage soll so erweitert werden, dass bis 2026 ein Fünftel des Winterstrombedarfs des Campus Hönggerberg mit Solarenergie gedeckt werden kann. Photovoltaik soll bis 2050 über 40 Prozent des Schweizer Strombedarfs decken. Doch Solarstrom ist nicht immer dann verfügbar, wenn er benötigt wird: Im Sommer gibt es zu viel davon, im Winter, wenn die Sonne seltener scheint und die Wärmepumpen auf Hochtouren laufen, zu wenig. Gemäss der Energiestrategie des Bundes will die Schweiz die Winterstromlücke durch eine Kombination aus Importen, Wind- und Wasserkraft sowie alpinen Solaranlagen und Gaskraftwerken schliessen. Eine Möglichkeit, den Bedarf an Importen und Gaskraftwerken im Winter zu minimieren, besteht darin, im Sommer aus billigem Solarstrom Wasserstoff zu produzieren, der im Winter in Strom umgewandelt werden könnte. Wasserstoff ist jedoch leicht entzündlich, extrem flüchtig und macht viele Materialien spröde. Die Speicherung des Gases vom Sommer bis zum Winter erfordert spezielle Druckbehälter und Kühltechnik. Diese benötigen viel Energie, während die zahlreichen Sicherheitsvorkehrungen den Bau solcher Speicher sehr teuer machen. 19.05.25, 11:07 Uhr Eisen als kostengünstiges Speichermedium für Wasserstoff … 2 von 8 https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/20… Hinzu kommt, dass Wasserstofftanks nie vollständig dicht sind, was die Umwelt belastet und die Kosten erhöht. Forscher der ETH Zürich unter der Leitung von Wendelin Stark, Professor für Funktionale Materialien am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, haben nun eine neue Technologie zur saisonalen Speicherung von Wasserstoff entwickelt, die deutlich sicherer und kostengünstiger ist als bestehende Lösungen. Die Forscher nutzen eine bekannte Technologie und das vierthäufigste Element der Erde: Eisen. Chemische Speicherung Um Wasserstoff besser speichern zu können, setzen Stark und sein Team auf das seit dem 19. Jahrhundert bekannte Dampfeisenverfahren. Steht in den Sommermonaten ein Überschuss an Solarenergie zur Verfügung, kann dieser zur Wasserspaltung genutzt werden, um Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Wasserstoff wird dann in einen 400 Grad Celsius heißen Edelstahlreaktor geleitet, der mit natürlichem Eisenerz gefüllt ist. Dort entzieht der Wasserstoff dem Eisenerz – chemisch gesehen einfach Eisenoxid – den Sauerstoff. Dadurch entstehen elementares Eisen und Wasser. „Dieser chemische Prozess ähnelt dem Laden einer Batterie. Die im Wasserstoff enthaltene Energie kann dadurch nahezu verlustfrei und über lange Zeiträume in Form von Eisen und Wasser gespeichert werden“, erklärt Stark. Wird die Energie im Winter erneut benötigt, kehren die Forscher den Prozess um: Sie leiten heißen Dampf in den Reaktor, der Eisen und Wasser wieder in Eisenoxid und Wasserstoff umwandelt. Der Wasserstoff kann anschließend in einer Gasturbine oder Brennstoffzelle in Strom oder Wärme umgewandelt werden. Um den Energiebedarf für den Entladevorgang möglichst gering zu halten, wird der Dampf aus der Abwärme der Entladereaktion erzeugt. Der Lade- und Entladevorgang der Speichertechnologie. (Visualisierungen: ETH Zürich) Günstiges Eisenerz trifft teuren Wasserstoff „Der große Vorteil dieser Technologie ist, dass der Rohstoff Eisenerz leicht in großen Mengen beschafft werden kann. Zudem muss er vor dem Einfüllen in den Reaktor nicht einmal aufbereitet werden“, sagt Stark. Die Forscher gehen zudem davon aus, dass weltweit große Eisenerzlager gebaut werden könnten, ohne den Weltmarktpreis für Eisen wesentlich zu beeinflussen. Der Reaktor, in dem die Reaktion stattfindet, muss keine besonderen Sicherheitsanforderungen erfüllen. Er besteht aus nur sechs Millimeter dicken Edelstahlwänden. Die Reaktion findet bei Normaldruck statt, und die Speicherkapazität steigt mit jedem Zyklus. Einmal mit Eisenoxid gefüllt, kann der Reaktor für beliebig viele Speicherzyklen wiederverwendet werden, ohne dass sein Inhalt ausgetauscht werden muss. Ein weiterer Vorteil der Technologie ist, dass die Forscher die Speicherkapazität problemlos erweitern können. Dazu müssen lediglich größere Reaktoren gebaut und mit mehr Eisenerz gefüllt werden. All diese Vorteile machen diese Speichertechnologie schätzungsweise zehnmal günstiger als bestehende Methoden. Allerdings hat die Nutzung von Wasserstoff auch eine Kehrseite: Seine Produktion und Umwandlung sind im Vergleich zu anderen Energiequellen ineffizient, da bis zu 60 Prozent der Energie dabei verloren gehen. Das bedeutet,