HYDROGEIT - Der Wasserstoff-Guide

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Wissen / Wasserstoff    



H2 als Kraftstoff       Eigenschaften       Herstellung       Reinigung       Speicherung       Betankung

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Ausblicke
Die weitere Entwicklung
Eine Abschätzung über die Richtung und die Geschwindigkeit des Fortganges der Energiepolitik ist schwierig, da viele Entscheidungsträger mit unterschiedlichen Interessen an diesem Prozess beteiligt sind.
Das Bundesministerium für Bildung, Forschung, Wissenschaft und Technologie z.B. fördert zwar ein PEM-Projekt, bei dem Komponentenhersteller, Brennstoffzellenproduzenten, Automobilindustrie und wissenschaftliche Institute zusammenarbeiten, aber ob und in welchem Ausmass Brennstoffzellen künftig ein Platz eingeräumt wird, darüber gibt es keine eindeutigen Aussagen.
Nach Meinung der Bundesregierung unter Bundeskanzler Kohl hat sich in den letzten Jahren die Mehrzahl deutscher Unternehmen aus der Entwicklung von neuen Wasserstofftechniken zurückgezogen, nicht zuletzt mangels Marktperspektiven.
 

Tab. 14:
Projektmittel in Mio. DM zur Förderung der Wasserstofftechnologie (ohne Brennstoffzelle)
1995 1996 1997
6,020 4,386 2,552
Quelle: Bundesregierung, Zukunft der Wasserstoff-Technologie, Drucksache 13/11207, 24.6.1998
 

Membranbrennstoffzellen (PEM) bieten sich als die geeignetste Wandlungstechnologie an, Wasserstoff mit hohem Wirkungsgrad und bei niedrigen Betriebstemperaturen vollständig emissionsfrei in Antriebsenergie umzuwandeln. PEM ist der geeignete Brennstoffzellenantrieb für Busse, Nahverkehrszüge, Strassen- und Stadtbahnen, Lkws, Service- und Komunalfahrzeuge und auch Pkw im städtischen und stadtnahen Raum. Sie bieten insbesondere im städtischen Fahrprofil bis zu doppelt so hohe Wirkungsgrade wie Dieselmotoren und eröffnen damit die Chance:

· erneuerbare Energien in den Verkehrssektor effizient einzubringen.
· deutlich bessere Leistungsdichten und Reichweiten als Batterieantriebe zu erreichen.
· Nullemissionsfahrzeuge zu realisieren, ohne die Nachteile von oberleitungsgeführten Systemen in Kauf nehmen zu müssen.
[Wurster, 1997a]

Obwohl in der industriellen und verkehrstechnischen Anwendung Wasserstoff zuerst einmal gasförmig benötigt wird bzw. eingesetzt werden kann, wird es erforderlich werden, Wasserstoff in flüssiger Form zu transportieren. Wenn H2 langfristig seinen Weg in den Verkehrssektor (Flugzeuge, Eisenbahn, Schiffahrt, Landfahrzeuge) finden soll, dann ist wegen der erforderlichen Reichweiten (Lkw, Bahn) oder der Massebeschränkungen (Luftfahrt) absehbar, dass dies in flüssiger Form als LH2 erfolgen muss. [Wurster, 1997b]

Mit flüssigem Wasserstoff als Kryokraftstoff kann der Gemischbildungsprozess und damit der motorische Betrieb gegenüber dem Gasbetrieb bei Umgebungstemperatur erheblich verbessert werden. In Bezug auf die Reichweite je Tankfüllung und die massenbezogene gespeicherte Energiemenge kommt der Wasserstoffmotor dem mit konventionellen Kraftstoffen erzielten Standard nahe.

Mitte Februar 1998 wurde eine "Studie zur globalen Entwicklung von Wissenschaft und Technik" veröffentlicht, in der über 2.000 Experten zu den grossen Innovationstendenzen der nächsten 20 Jahre befragt werden.
Hier einige der Prophezeiungen der Experten:
· 2007: Kraftfahrzeuge mit 30% geringerem Benzinverbrauch sind weltweit verbreitet. 90% der Teile und Materialien von Autos können recycelt oder wiederverwendet werden.
· 2012: Fortschritte in der Kraftfahrzeugtechnik ermöglichen es, den Schadstoffausstoss der Autos soweit zu verringern, dass die Ozon-Spitzenwerte gegenüber 1990 um 70% zurückgehen.
· 2016: Das erste Zwei-Liter-Serienauto.
· 2023: Autos mit wasserstoffgetriebenen Ottomotoren werden verbreitet sein.
[Altmann, 1998]

Aller Voraussicht nach wird es noch etwas dauern, bis eine umfassende Wasserstoff-Wirtschaft Realität wird. So hat z.B. allein die flächendeckende Einführung von Zapfsäulen für bleifreies Benzin in Europa rund sieben Jahre gedauert.
 

Amerika
Einen guten Ausblick auf einen möglichen Fortgang der Forschungsarbeiten liefert die Betrachtung der Verhältnisse auf der anderen Seite des Atlantiks. In den USA heisst es, so wie der Computer und die Telekommunikation die Dezentralisierung und Dematerialisierung im Informationenswesen vorangetrieben haben, verspricht die Brennstoffzelle die Energiekonsumenten unabhängig zu machen von zentralen Stromgeneratoren - man sagt:

"Energie will frei sein (Energy wants to be free)."

Das einzige, was fehlt, um dies umzusetzen, ist die öffentliche Unterstützung. Die US Regierung hat hunderte Millionen von Dollar in die Brennstoffzellenforschung und -entwicklung über mehrere Jahre investiert. Aber in den letzten Jahren, in denen diese Investitionen Ergebnisse hervorbringen, herrscht die Auffassung, Brennstoffzellen repräsentierten eine stagnierende Technologie.
 

Wasserstoff-Haus
Zum Ende der Betrachtung und als Ausblick für eine mögliche Zukunft soll das "Wasserstoff-Haus" beschrieben werden, auch, wenn dieses Beispiel nicht direkt zum Thema gehört.
Die Realisierung von der "solaren Wasserstoffwirtschaft" liegt noch in weiter Ferne. Es existieren jedoch bereits Projekte wie z.B. die "Wasserstoff-Häuser", in denen die gesamte Energieversorgung auf Wasserstoff aufgebaut ist. Ein Beispielhaus sieht etwa folgendermassen aus:
Der Strom für Licht und Haushaltgeräte wird durch die Reaktion des Wasserstoffs mit Sauerstoff bzw. Luft in Brennstoffzellen erzeugt, die in der Energiekammer des Hauses stehen. Das zweite Reaktionsprodukt ist reines Wasser in einer Menge, die den Trinkwasserbedarf der Bewohner deckt. Über einen Wasserstoff-Anschluss in der Garage kann nachts der Speicher des Autos aufgetankt werden.
Die Anlieferung des Wasserstoffs in flüssiger Form geschieht durch wärmeisolierte Leitungen oder per Kühlwagen, wobei der Flüssig-Wasserstoff im Haus oder unter dem Garten in isolierten Behältern gespeichert und erst vor dem Gebrauch verdampft wird.
Der Wasserstoff gelangt als Gas zum Herd und zum Heizkessel. Zur Verbrennung notwendige Flammenbrenner entsprechen üblichen Gasbrennern mit nur geringfügigen Abänderungen.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, völlig autark zu leben. Solarzellen auf dem Dach, ein Windrad oder ein Klein-Wasserkraftwerk erzeugen Strom, der teils direkt verwendet wird oder zur Gewinnung von Wasserstoff in eine Elektrolyse-Anlage geleitet wird. Anfallender Sauerstoff kann als Oxidationsmittel in der hauseigenen Kläranlage dienen.

Beispiele:
1. Amerikaner R. E. Billings, 1979, Independence/Missouri für Auto, Traktor und Selbstversorgerhaus mit Kleinwasserkraftwerk und Wärmepumpe
2. Härnösand/Nordschweden, Ingenieur Olof Tegström, Demonstrationsprojekt WELGAS
[Weber, 1988]

zu 2):
Das Wasserstoff-Demonstrationsprojekt WELGAS, durchgeführt von Olof Tegstroem in den Jahren 1985 und 1986, beinhaltet die Energieversorgung eines Einfamilienhauses mit einem Windgenerator. Dieser Strom wird auch zum Heizen verwendet. Ein Elektrolyseur wandelt einen Teil des Windstroms in Wasserstoff um, der auch in einem auf Wasserstoffbetrieb umgerüsteten Pkw genutzt wird. Das Projekt wurde international gesponsort und erhielt verschiedenste Auszeichnungen. [Altmann, 1996]


Bei diesem hier veröffentlichten Text handelt es sich um eine gekürzte Zusammenfassung der Studienarbeit von Dipl.-Ing. Sven Geitmann über Wasserstoff und Brennstoffzellen aus dem Jahr 1998, allerdings ohne die dazugehörigen Abbildungen. Weiterführende, aktuellere Daten (inklusive der Abbildungen) finden Sie im Buch sowie auf der CD-Rom.

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