Geflügelhalterin macht aus Solarstrom Wasserstoff und will ihren Hof unabhängiger machen

1.500 Solarmodule liefern Strom, doch längst nicht immer dann, wenn Karin Perdaems ihn auf ihrem landwirtschaftlichen Betrieb braucht. Deshalb geht die niederländische Landwirtin einen ungewöhnlichen Weg: Überschüssigen Solarstrom wandelt sie künftig in Wasserstoff um. Damit will sie Energie vom Sommer bis in die stromärmeren Monate speichern und unter anderem ihre Geflügelhaltung versorgen.

Eis, Saft, Hähnchen und Knoblauch: Schon das Schild am Hof von Karin Perdaems und ihrem Mann Mark zeigt, wie vielfältig der landwirtschaftliche Betrieb bei Lelystad in der niederländischen Provinz Flevoland aufgestellt ist. Bald kommt ein weiteres Produkt hinzu: Wasserstoff.

Für Perdaems passt das durchaus zur Landwirtschaft. Ihr Betrieb erzeugt bereits einen großen Teil seiner Energie selbst. Nun will sie überschüssigen Solarstrom nicht mehr ungenutzt lassen, sondern als Wasserstoff speichern und später auf dem Hof einsetzen.

Geflügelmist düngt die Äcker, eigenes Getreide füttert die Hähnchen

Perdaems und ihr Mann arbeiten schon lange daran, ihren Gemischtbetrieb möglichst unabhängig zu machen und Kreisläufe zu schließen. Weizen und Ackerbohnen von den eigenen Flächen verfüttern sie an ihre Masthähnchen, die nach dem niederländischen Tierwohllabel „Beter Leven“ mit einem Stern gehalten werden.

Der Geflügelmist gelangt anschließend zurück auf die Äcker. Dort wachsen unter anderem Kartoffeln, Zwiebeln, Möhren und Knoblauch.

Dieses Kreislaufprinzip übertrugen die Landwirte später auf ihre Energieversorgung. Als sie 2012 einen neuen Geflügelstall bauten, entschieden sie sich für eine Fußbodenheizung mit Wärmepumpe. Im selben Jahr schafften sie ein Elektroauto an. Später folgten ein elektrischer Gabelstapler und Photovoltaik. Allein an diesem Betriebsstandort erzeugen inzwischen 1.500 Solarmodule Strom.

Bei schweren Arbeiten stößt Strom an Grenzen

Doch die Erfahrungen auf dem Betrieb zeigen Perdaems auch die Grenzen der Elektrifizierung. Beim Sortieren in der Halle bewährt sich der elektrische Gabelstapler: Er arbeitet leise, verursacht vor Ort keine Abgase und kann mit eigenem Strom geladen werden.

Bei schweren Feldarbeiten sieht es anders aus. Während der Möhrenernte ist die Batterie eines Elektrotraktors gegen 16 Uhr leer, obwohl der Arbeitstag noch lange nicht beendet sein muss. Für solche Einsätze greift der Betrieb deshalb weiterhin auf Diesel zurück.

Auch bei der Beheizung der Hähnchenställe reicht die Leistung der Wärmepumpe nicht für jede Situation aus. Nach dem Ausstallen reinigt und desinfiziert der Betrieb die Stallböden. Innerhalb einer Woche müssen diese anschließend wieder auf rund 30 °C für die Eintagsküken gebracht werden.

Eine Wärmepumpe könnte diese Temperatur nach Einschätzung von Perdaems erreichen, wenn dafür mehrere Wochen zur Verfügung stünden. Innerhalb weniger Tage reagiert das System für ihren Bedarf jedoch zu langsam.

Wasserstoff soll Energie für leistungsintensive Arbeiten liefern

Hier sieht Perdaems einen möglichen Vorteil von Wasserstoff. Bei seiner Nutzung lässt sich in kurzer Zeit viel Energie bereitstellen. Als sie 2022 den niederländischen Nationalen Wasserstofftag besuchte, begann sie deshalb, sich intensiver mit der Technik zu beschäftigen.

Allerdings stieß sie schnell auf ein klassisches Problem: Ohne Abnehmer lohnt sich der Aufbau einer Wasserstoffproduktion kaum. Gleichzeitig investieren potenzielle Nutzer nur ungern in entsprechende Fahrzeuge oder Technik, solange die Versorgung mit Wasserstoff nicht gesichert ist.

Den entscheidenden Schritt brachte schließlich die Zusammenarbeit mit „De Lelystadse Boer“. In dieser Stiftung haben sich 115 landwirtschaftliche Betriebe rund um den Flughafen Lelystad zusammengeschlossen.

Netzausbau und fehlende Windkraft machen Bauern erfinderisch

Die Lage am Flughafen schränkt die Betriebe bei der Energieerzeugung zusätzlich ein. Wegen des Flugverkehrs dürfen sie keine Windräder errichten – auch kleine Hofwindanlagen sind nicht möglich.

Gleichzeitig kämpft die Region seit längerem mit Engpässen im Stromnetz. Hinzu kommen Änderungen bei der Vergütung von Solarstrom. Für Betriebe mit großen Photovoltaikanlagen wächst damit der Anreiz, möglichst viel des erzeugten Stroms selbst zu nutzen.

2024 stellte Perdaems ihre Wasserstoffidee den anderen Landwirten vor. Für eine Machbarkeitsstudie erhielt „De Lelystadse Boer“ europäische Fördermittel. 15 Betriebe ließen daraufhin untersuchen, welche Rolle Wasserstoff bei ihrer Energieversorgung spielen könnte.

Eigenverbrauch könnte von 30 auf bis zu 90 Prozent steigen

Die teilnehmenden Betriebe reichen von Milchviehhaltern über Obstbauern bis zu Ackerbaubetrieben und verfügen über unterschiedlich große Photovoltaikanlagen.

Die Berechnungen ergaben ein ähnliches Bild: Im Durchschnitt verbrauchen die Betriebe nur rund 30 Prozent ihres selbst erzeugten Stroms direkt. Bei Ackerbaubetrieben liegt der Anteil teilweise noch niedriger.

Mit einem Wasserstoffsystem könnte der Eigenverbrauch laut Machbarkeitsstudie auf 80 bis 90 Prozent steigen.

Nun soll die Technik den Praxistest bestehen. Fünf landwirtschaftliche Betriebe installieren eigene Systeme. Ihre Voraussetzungen unterscheiden sich bewusst: Einige erzeugen viel Solarstrom, andere weniger, ein Betrieb kombiniert Photovoltaik und Windenergie, ein weiterer hält Milchkühe. Die Hochschule Saxion begleitet das Projekt wissenschaftlich und wertet die Daten aus.

20-kW-Elektrolyseur speichert überschüssigen Solarstrom

Auf dem Betrieb von Perdaems ist die Anlage inzwischen weitgehend aufgebaut. Herzstück ist ein Elektrolyseur mit 20 kW Leistung. Er nutzt überschüssigen Solarstrom, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.

Den Wasserstoff speichert der Betrieb unter Druck in Gasflaschenbündeln. Insgesamt entspricht die Speicherkapazität nach Angaben von Perdaems rund 5 MWh Energie.

Der vergleichsweise kleine Elektrolyseur soll nicht kurzfristig große Wasserstoffmengen erzeugen. Stattdessen kann er über die sonnenreichen Monate immer dann arbeiten, wenn der Betrieb seinen Solarstrom gerade nicht selbst benötigt.

Batterie übernimmt Stromspitzen, Wasserstoff speichert langfristig

Wasserstoff ersetzt auf dem Hof die Batterie nicht. Perdaems kombiniert beide Technologien. Eine Batterie mit 100 kW soll kurzfristige Unterschiede zwischen Stromerzeugung und Verbrauch ausgleichen.

Das ist beispielsweise wichtig, wenn während der Ackerbohnenernte mehrere Ventilatoren in den Lagerhallen gleichzeitig anlaufen und der Strombedarf plötzlich steigt.

Der Wasserstoff übernimmt eine andere Aufgabe. Er soll Energie über längere Zeit speichern und vor allem in Monaten zur Verfügung stehen, in denen die Photovoltaikanlage weniger Strom erzeugt.

Eine Steuerung entscheidet laufend, wie der verfügbare Solarstrom eingesetzt wird. Der Betrieb kann ihn direkt verbrauchen, in der Batterie zwischenspeichern oder über den Elektrolyseur in Wasserstoff umwandeln.

Perdaems sieht Strom als landwirtschaftliches Produkt

Perdaems will mit dem System zunächst den eigenen Energiebedarf decken. Der Verkauf von Strom oder Wasserstoff steht für sie nicht im Mittelpunkt.

Die Erzeugung und Speicherung von Energie passt für sie dennoch zur Landwirtschaft. Bauern seien es gewohnt, Produkte dann zu erzeugen, wenn die Bedingungen günstig sind, und sie für einen späteren Bedarf zu lagern. Kartoffeln wachsen schließlich ebenfalls im Sommer und werden über Monate eingelagert.

Ähnlich betrachtet sie Solarstrom. Landwirtschaftliche Betriebe produzieren ihn dezentral, können ihn aber nicht immer in dem Moment nutzen, in dem die Sonne scheint. Wasserstoff könnte eine Möglichkeit sein, einen Teil dieser Energie für später aufzubewahren.

Bei Wasserstoff gehen rund 70 Prozent der Energie verloren

Die Technik hat allerdings einen entscheidenden Nachteil: ihren geringen Wirkungsgrad. Wird eine Kilowattstunde Strom zunächst in Wasserstoff umgewandelt und später über eine Brennstoffzelle wieder verstromt, bleiben nach Angaben von Perdaems etwa 0,3 kWh übrig. Rund 70 Prozent der eingesetzten Energie gehen damit bei der Umwandlung verloren.

Perdaems stellt diesen Nachteil nicht infrage. Sie hält Wasserstoff dennoch für interessant, wenn der dafür eingesetzte Solarstrom auf dem Hof gerade keinen anderen Abnehmer findet und wegen eines überlasteten Stromnetzes nicht sinnvoll eingespeist werden kann.

Ob die Rechnung tatsächlich aufgeht, sollen nun die fünf landwirtschaftlichen Pilotbetriebe zeigen.