Egal ob Wasserstoff oder Geothermie – Energiewendetechnologien nutzen die Ressource »Untergrund«. Lokale geologische Strukturen bestimmen dabei die Effizienz von innovativen Anwendungen. Den Blick für diese Zusammenhänge hat Katharina Alms: Was ist z. B. zu beachten, wenn man Wasserstoff in Gesteinsformationen speichern möchte? Das ist nur eine der Fragen, denen die promovierte Geowissenschaftlerin mit Leidenschaft nachgeht.
»Geowissenschaften war das perfekte Studium für mich«, blickt Katharina Alms zurück. »Egal ob Physik, Chemie, Biologie oder Mathematik – in den Geowissenschaften verknüpfen wir Werkzeuge aus allen Naturwissenschaften, um das komplexe Zusammenspiel im Untergrund zu analysieren. Gerade das hat mir gefallen.« Bei der Ruhr Universität Bochum (RUB) hat Katharina Alms seinerzeit ihre wissenschaftliche Karriere begonnen. Mittlerweile arbeitet sie seit vier Jahren beim Fraunhofer IEG in Bochum. Sie ist heute als Operational Manager für das Competence Center »Geothermale Geologie« verantwortlich. Dort erstellt sie derzeit hauptsächlich wissenschaftliche Forschungsarbeiten. Doch immer öfter fragen Akteure der Energiewende ihre Kompetenzen an. Mit ihrem Competence Center kann Alms Machbarkeitsstudien etwa für Energieversorger durchführen oder die Politik zu den Themen Geothermie, CO2-Speicherung oder Wasserstoffspeicherung beraten. Denn bei ihr und ihrem Team liegen Kompetenzen, die im Zuge der Energiewende dringend benötigt werden.
Von der Grundlagenforschung zur angewandten Forschung
Nach dem Studium ging die junge Frau zunächst an die ETH Zürich, wo sie ihren Doktor in Geophysik erwarb, dann als Postdoc Researcher an die Universität Utrecht. »Zunächst war ich stark in der Grundlagenforschung engagiert und habe untersucht, wie Kontinente entstehen.« In Utrecht lernte sie dann zufällig einige Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen kennen, die sich mit geothermalen Potentialen beschäftigten. Im fachlichen Austausch wurde ihr klar: »Ich will in die angewandte Forschung, denn nur dort kann ich an der Energiewende mitarbeiten und unsere Zukunft gestalten,« erinnert sich die Wissenschaftlerin.
Wasserstoff-Speicher – wichtig für die Energiewende
Im Fraunhofer IEG erarbeitet Katharina Alms mit ihren Kolleginnen und Kollegen Methoden, um die Qualität von Reservoirs zu beurteilen, etwa für die Speicherung von Wasserstoff. Katharina Alms: »Mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft müssen wir ausreichend Möglichkeiten für dessen Speicherung vorhalten. Dazu haben wir im Projekt H2Sponge, als Teilprojekt von TransHyDe, die Eignung von porösen Untergründen untersucht.« TransHyDe ist ein vom Bund gefördertes Projekt, das Technologien zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff entwickelt und testet. Katharina Alms untersuchte in diesem Zusammenhang potenzielle Speichergesteine. Dazu hat sie zunächst alle relevanten Bewertungskriterien für die Speicherung von Wasserstoff in porösen Medien zusammengestellt. Ihre Erkenntnisse fließen jetzt in das Folgeprojekt ScaleH2 ein. Dort prüfen Wissenschaftler, wie Wasserstoff in Australien erzeugt, nach Deutschland transportiert und hier verwertet und gespeichert werden kann. Katharina Alms und ihr Team suchen dort jetzt nach konkreten Lagerstätten in Deutschland und gleichen diese mit den lokalen H2-Speicherbedarfen ab.
Ausreichend Speichermöglichkeiten vorhanden, aber …
Die gute Nachricht für die Energiewende: Die Wissenschaftlerin sieht ausreichend Möglichkeiten, die für 2050 erforderlichen Mengen Wasserstoff in Deutschland selbst zu speichern: Allein die Lagerstätten des bereits geförderten deutschen Erdgases, reichten als Speicher für Wasserstoff vollkommen aus. Dort stünden 2,36 Petawattstunden (PWh) an Speichervolumen zur Verfügung, davon 260 TWh in bereits erschöpften Gas-Lagerstätten. Laut einer Untersuchung von Lux et al. 2022 wird Deutschland voraussichtlich 42 bis 104 Terawattstunden Speicher für Wasserstoff benötigen. Aber der Teufel stecke im Detail: »Die Speicherung in porösen Untergründen ist nicht sehr flexibel. Damit können wir nur die Grundlast vorhalten, aber keine Spitzen abdecken, denn die Ein- und Ausspeicherung dauert im porösen Gestein in der Regel länger als in Salzkavernen. Diese sind da deutlich flexibler.« Im Laufe des Jahres wird das Labor beim Fraunhofer IEG eine entsprechende Versuchsanlage in Betrieb nehmen. Katharina Alms: »Ich freue mich schon darauf, detailliert zu prüfen, wie die relevanten Gesteinsarten im Zusammenspiel mit Wasserstoff auf Temperatur- und Druckunterschiede reagieren.« Das ist für die Betreiber von Speicheranlagen interessant, die eine Vorhersage benötigen, welche der ins Auge gefassten Speicherstätten besonders gut für Wasserstoff geeignet sind und welche Lastkurven realistisch sind.
Die Forscherin bindet also wieder mit Akribie viele Fachrichtungen für eine komplexe Fragestellung zusammen und geht gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen aus dem Labor in die nächste Runde – für die Energiewende.