Energieautark dank Wasserstoff?

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Ein Zürcher Arzt versucht eine der grössten Herausforderungen der Energiewende selbst zu meistern. Mit einer Wasserstoffanlage neben seinem Haus in Amden speichert er im Sommer Solarstromüberschüsse für den Winter. Sein Ziel: Autarkie.

Luc Descombes

21. Oktober 2022

Fotos: Norbert Egli & Kevin Wittmann

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Angesichts der Fülle an negativen Nachrichten und Problemen, die uns fast täglich ereilen, könnte man schnell in eine Rückwärtsgewandtheit verfallen; die guten alten Zeiten romantisieren. Schaut man aber etwas genauer hin, findet man rasch Perioden, die die Menschheit ebenso zu überfordern drohten, wie jene von heute. Die 1980er-Jahre beispielsweise, mit ihren Finanzkrisen, Kriegen, einer nuklearen Katastrophe und einem riesigen Gesellschaftssystem, das kurz vor dem Kollaps stand, bescherten den Menschen ähnliche Sorgen.

Dr. med. P. Diego Hagmann möchte sein Haus und Elektroauto zukünftig netzunabhängig mit Energie versorgen.

Georg Putzi, Produktmanager Energiecontracting, hat seitens EKZ das Wasserstoffspeicher-Projekt in Amden geleitet.

Peter Diego Hagmann ist ein Zürcher Facharzt für Gynäkologie und Geburtshilfe FMH im Ruhestand. Privat beschäftigt er sich weit über drei Jahrzenten mit erneuerbaren Energiequellen und interessiert sich stark für technische Innovationen, die diese Energiequellen erschliessen können. Auch beruflich war die Nutzung von innovativer Technik für ihn stets von grosser Bedeutung. So gehörte er in Zürich zu den Promotoren der endoskopischen Chirurgie und war 1989 einer der ersten Ärzte überhaupt, die Bauchoperationen via Fernsehmonitor durchführten. Während über 20 Jahren bildete er angehende Fachärzte und -ärztinnen in dieser Technik aus. Trotz anfänglicher grosser Skepsis seiner Kolleginnen und Kollegen gehört diese Technik heute in allen chirurgischen Disziplinen zum Standard.

Positive Visionen in schwierigen Zeiten

Die 80er-Jahre waren aber auch jene Zeit, in der Dr. Diego Hagmann über die Zukunft nachdachte: «Ich bin ein Technik-Freak und träumte schon damals von einer Gesellschaft, die sich komplett regenerativ mit Energie versorgt», so Hagmann. Kurz darauf installierte er seine ersten Solarpanelen, um das Brauchwarmwasser zu wärmen und eine Luft-Wasser-Wärmepumpe um sein damaliges Haus in Langnau am Albis zu beheizen. Insbesondere die Wärmepumpe sei damals der letzte Schrei gewesen - niemand habe ihm geglaubt, dass diese einmal die Ölheizungen ersetzen werden. Statt in einer schwierigen Zeit den Kopf in den Sand zu stecken, ging Hagmann also voran und gehörte wahrscheinlich mit zu den ersten Schweizern, die erneuerbare Energiequellen für sich zu nutzen wussten.

Positive Visionen in schwierigen Zeiten

Mir wird in der Energiedebatte viel zu wenig über die Speicherung von Solarenergie gesprochen

Das persönliche Engagement und die Affinität zur Technik sind ihm geblieben, auch wenn letztere als Motivation für sein Handeln heute eher in den Hintergrund gerückt sein mag: «Hier in Amden lebe ich ein privilegiertes Leben. Dafür bin ich sehr dankbar und darum möchte ich meinen ökologischen Fussabdruck so klein wie möglich halten», erklärt Hagmann. Entsprechend investiert er heute wie damals in eine Technologie, die sich zurzeit zwar finanziell noch nicht auszahlt, die jedoch dank Hagmanns Engagement in der Praxis erprobt werden kann.

Mir wird in der Energiedebatte viel zu wenig über die Speicherung von Solarenergie gesprochen

Der Wasserstofftank speichert mit 3000 kWh mehr Energie, als Hagmann im Winter jeweils aus dem Stromnetz beziehen muss. Der Tank wird nun noch mit einer Holzverschalung eingekleidet.

Energiespeicher gegen die Winterstromlücke

Eine der grössten Herausforderungen für die Energiestrategie besteht in der Frage, wie man überschüssigen Solarstrom im Sommer so speichert, dass dieser im Winter genutzt werden kann. «In der Diskussion um den Solarausbau wird mir persönlich viel zu wenig über Speichertechnologien gesprochen. Wer Solarenergie will, sollte auch über die Produktion von Stromüberschüssen und deren saisonale Speicherung nachdenken», erklärt Hagmann. Sonst werde man das Problem der Versorgungslücke im Winter nicht lösen können.

Energiespeicher gegen die Winterstromlücke

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Hagmanns Solaranlage produziert 5000 Kilowattstunden an Stromüberschüssen. Einen Teil davon speichert er für den Winter im Wasserstofftank.

Wasserstoff als saisonaler Energiespeicher

Wasserstoff (H2) ist das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum. Es ist Bestandteil fast aller organischer Verbindungen – beispielsweise von Wasser – und hat grosses Potenzial für die Energiespeicherung von erneuerbarem Strom.

Solarenergie in Wasserstoff speichern

Wasserstoffspeicher gehören seines Erachtens zu den vielversprechendsten Technologien, die man auch für den Einsatz im grossen Stil intensiv evaluieren sollte. Auch deshalb, weil wir in Zukunft davon ausgehen müssten, dass unsere Speicherseen weniger Energie liefern werden. «Ich möchte deshalb vorangehen und die Technologie aktiv erproben.» Hagmann liess darum von EKZ Energiecontracting im Garten seines Einfamilienhauses mit wunderschönem Ausblick über den Walensee einen grossen Wasserstoffspeicher errichten. Generiert nun seine Solaranlage im Sommer mehr Energie, als er für Haus, Wärmepumpe und Elektroauto benötigt, macht das Energiesystem aus normalem Leitungswasser Wasserstoff und speichert diesen in Gasflaschen. Die Energiedichte von Wasserstoff ist so hoch, dass dafür nur wenig Wasser benötigt wird. Als Nebenprodukt entweicht reiner Sauerstoff in die Umwelt. Im Winter, wenn die Solaranlage weniger Strom produziert, wird der Wasserstoff via Brennstoffzelle zurückverstromt und versorgt das Haus mit Energie. Das Wasser wird dabei zurückgewonnen.

Solarenergie in Wasserstoff speichern

Vor Diego Hagmanns Haus eröffnet sich ein wunderschöner Blick über den Walensee.

Im Garten gibt es einen Whirlpool, den Hagmann mit der Abwärme der Wasserstoffanlage beheizen kann.

Hagmanns Energiesystem

Peter Diego Hagmann besitzt ein grosses doppelgeschossiges Einfamilienhaus. Sowohl auf dem Dach wie auch auf den Balkonen hat er zahlreiche Solarpanelen angebracht, die optimal, teils senkrecht, auf die Sonne ausgerichtet wurden und auch aufgrund der Höhe in Amden zuverlässig viel Strom produzieren. Das ist darum von Bedeutung, weil ein Wasserstoffspeicher wie jener bei Dr. Hagmann nur Sinn ergibt, wenn die dazugehörende Solaranlage genügend Überschüsse produziert.

Kennzahlen des Energiesystems

Jährlicher Energiebedarf des EFH
Haus: 4000 Kilowattstunden (kWh)
Heizung: 3000 kWh
Elektroauto: 3000 kWh
Solaranlage 12.5 Kilowattpeak (kWp)
Jährliche Produktion der Solaranlage: 15‘000 kWh
Jährlicher Stromüberschuss: 5000 kWh

Hagmanns Energiesystem

Kennzahlen des Energiesystems

Jährlicher Energiebedarf des EFH
Haus: 4000 Kilowattstunden (kWh)
Heizung: 3000 kWh
Elektroauto: 3000 kWh
Solaranlage 12.5 Kilowattpeak (kWp)
Jährliche Produktion der Solaranlage: 15‘000 kWh
Jährlicher Stromüberschuss: 5000 kWh

Die Abwärme wird genutzt

Sowohl bei der Produktion des Wasserstoffs als auch bei der Rückverstromung entweicht jeweils ein Teil der Energie als Wärme. Würde man diese nicht nutzen, kämen im Winter lediglich 30 bis 35 Prozent des sommerlichen Solarstromüberschusses als Strom zurück. Doch Hagmanns Energiesystem nutzt im Sommer die Abwärme, um das Brauchwarmwasser und den Whirlpool zu wärmen. Im Winter wird zudem das Haus damit beheizt, was die Wärmepumpe entlastet und wiederum Strom spart.

Man entwickelt automatisch ein neues Verhältnis zum Thema Energie

Für einen möglichst effizienten Umgang mit erneuerbarer Energie spielt der Faktor Mensch eine wesentliche Rolle: «Wer ein solch umfassendes Energiesystem betreibt, entwickelt automatisch auch ein neues Verhältnis zum Thema Energie», erklärt Hagmann, während er auf einer Handy-App die Verbräuche seines Energiesystems in Echtzeit überwacht. «Wenn ich morgens aufstehe, prüfe ich als erstes, ob alles erwartungsgemäss funktioniert. So kann ich umgehend optimieren, sollten Unregelmässigkeiten auftreten.» Auch der Blick auf den lokalen Wetterbericht sei für ihn wichtig. Denn so könne er seine Verbraucher mit der Sonne und entsprechend mit der Leistung seiner Solaranlage abstimmen.

Die Abwärme wird genutzt

Man entwickelt automatisch ein neues Verhältnis zum Thema Energie

Georg Putzi hat das Projekt in Amden für EKZ geleitet: «Eine Wasserstoffspeicheranlage macht nur dann Sinn, wenn die dazugehörende Solaranlage genügend Stromüberschüsse produziert.»

Der Wasserstofftank wird nun noch mit einer Holzfassade eingekleidet.

Unabhängig vom Stromnetz?

Für Diego Hagmann ist klar: «Ich möchte mein Haus und mein Elektroauto rund ums Jahr autark mit Energie versorgen.» Ein erreichbares Ziel, denn die Wasserstoffanlage speichert mit 3000 Kilowattstunden mehr Energie, als Hagmann im Winter jeweils vom Stromnetz bezieht. Allerdings benötigt er diese Menge effektiv in elektrischer Form. Weil ein grosser Teil der im Wasserstoff gespeicherten Solarenergie aber in Form von Wärmeenergie zurückkommt, hängt Hagmanns Autarkie auch davon ab, wieviel Strom seine Solaranlage im Winter noch beisteuern kann. Ob er sich ganzjährig und jedes Jahr zuverlässig selber mit Energie versorgen kann, wird die Zukunft weisen. Doch Hagmann ist sehr zuversichtlich.

Auch im Winter produziert meine Anlage reichlich Solarenergie

«Obwohl ich im Winter circa 2500 kWh aus dem Netz beziehe, liefere ich bei Sonnenschein auch im Winterhalbjahr durchschnittlich etwa gleich viel Strom ins Netz. Also werde ich auch im Winter noch Wasserstoff produzieren können», erklärt Hagmann und ergänzt: «In der Schweiz gibt es schon einige Null-Energiehäuser die zum Beispiel mit grossen Eis-/Wasserreservoirs Energie speichern.» Aber künftig müsse ja auch das Elektroauto mit in die Energiebilanz einbezogen werden können. Und da wäre sein Haus vermutlich das einzige, das dann immer noch netzunabhängig sein dürfte.

Unabhängig vom Stromnetz?

Auch im Winter produziert meine Anlage reichlich Solarenergie

Impressionen

Visionär in die Zukunft

Wie in den 80er-Jahren gehört Hagmann nicht zu jenen, die angesichts schwieriger Herausforderungen den Kopf in den Sand stecken. Stattdessen probiert er mögliche Lösungen aus, beschreitet unkonventionelle Wege und motiviert andere mit seinem Engagement. Schafft er es hier in Amden, sich autark mit Energie zu versorgen, wäre das ein Meilenstein. Denn damit könnte er auch demonstrieren, wie man bestehende Häuser mit einem Power-to-gas-System nachträglich zu Null- beziehungsweise Energie-plus-Häusern machen kann. «Schon wegen der hohen grauen Energie kann man ja nicht alle konventionellen Häuser abreissen und neu aufbauen», so Hagmann. Insofern ist dieser Aspekt von besonderer Bedeutung - ein möglicher Wegweiser für die Energiezukunft der Schweiz.

Wir bleiben dran und werden Dr. Hagmann bei seinem Vorhaben über die nächsten Jahre begleiten.