Wie Wird Wasserstoff Hergestellt?

Wie Wird Wasserstoff Hergestellt

Kann man Wasserstoff ohne Erdgas herstellen?

Wie wird Wasserstoff hergestellt? – Wasserstoff kann auf unterschiedliche Weisen hergestellt werden. In Wohnhäusern wird dies vor allem durch Wasserdampf aus Erdgas (mit einem Reformer) oder durch überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien und Wasser (mittels Elektrolyse ) möglich.

Was kostet 1 kg Wasserstoff in der Herstellung?

Herstellungspreise von Wasserstoff – Damit Wasserstoff seiner Rolle als Energieträger der Energiewende gerecht werden kann, muss seine Herstellung CO2-neutral sein. Die Elektrolyse von Wasser erfüllt beim Einsatz “grünen Stroms” diese Voraussetzung, ist aber mit Verlusten verbunden und bisher im benötigten Maßstab nicht wirtschaftlich,

  1. Die Kosten für grünen Wasserstoff hängen von der Herkunft des eingesetzten Stroms ab.
  2. Bei der Verwendung von Solarstrom belaufen sie sich auf Wasserstoff, bei Windenergie auf etwa 4 €/kg.
  3. Je nach Verfügbarkeit von grünem Strom können die Herstellungskosten regional auf bis zu 2,50 €/kg sinken.
  4. Damit lagen sie Anfang des Jahres immer noch über dem Niveau von konventionell erzeugtem Wasserstoff.

So kostete blauer Wasserstoff zwischen 1,62 und 2,20 €/kg. Die Preise von grauem Wasserstoff lagen sogar noch darunter, da hier Folgekosten wie für CO2-Emissionen nicht eingepreist waren. Durch den Russland-Konflikt und die damit verbundenen gestiegenen Gaspreise ist grüner Wasserstoff früher als erwartet wettbewerbsfähig geworden.

Aktuellen Zahlen zufolge ist grüner Wasserstoff in Europa, dem Nahen Osten und Afrika inzwischen günstiger als Wasserstoff aus fossilen Energiequellen. So kostet 1 kg grauer Wasserstoff, der in Westeuropa oder den USA mittels Elektrolyse erzeugt wird, 6,71 $, was etwa 6,30 € entspricht. In China zeigt sich eine ähnliche Tendenz: 1 kg grüner Wasserstoff kostet 3,22 $, 1 kg grauer Wasserstoff 5,28 $.

Mit einer breiteren Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energien und effizienteren Elektrolyse-Anlagen könnten die Kosten für grünen Wasserstoff in Zukunft sinken. Gleichzeitig ist mit einer weiteren Preissteigerung von konventionell erzeugtem Wasserstoff zu rechnen. Solarstrom für 10 – 15 Cent / kwh Mit einer eigenen Photovoltaikanlage von Solarwatt zahlen Sie nur 10 bis 15 Cent / kwh und das über 30 Jahre! Mit Strom vom eigenen Dach machen Sie sich unabhängig von Preiserhöhungen. Fordern Sie jetzt Ihr unverbindliches Angebot an oder informieren Sie sich in unserem kostenlosen Ratgeber zu den Kosten einer PV-Anlage.

  1. Zu den Produktionskosten kommen noch die Kosten für den Transport und die Bereitstellung von Wasserstoff hinzu, die jedoch von der „Farbe” des Wasserstoffs unabhängig sind.
  2. Bei einer Verteilung über Trailer oder Pipelines an.
  3. Bei größeren Distanzen und großen Mengen an Wasserstoff lohnt sich der Transport über Pipelines.

Bei kürzeren Distanzen ist der Transport per Lkw wirtschaftlicher. Die Bereitstellung von Wasserstoff kostet je nach Endanwendung etwa 3 €/kg.

Wie viel Strom braucht man um Wasserstoff zu erzeugen?

Wie viel Strom wird benötigt um 1 kg Wasserstoff im Elektrolyseverfahren herzustellen? – Die benötigte Strommenge variiert je nach Betriebsmodus und Leistung des Elektrolyseurs und liegt in etwa zwischen 40 – 80 kWh/kg. Das entspricht ungefähr einem Wirkungsgrad von 80 – 40 %.

Wie viel Wasser braucht man für 1 kg Wasserstoff?

Aber auch der Wasserbedarf bei der Herstellung von Wasserstoff ist groß. Für 1 kg H2 werden 9 Liter Wasser benötigt.

Ist Wasserstoff gefährlicher als Erdgas?

Wasserstoff: Eigenschaften, Sicherheit, Gefahren Bei Wasserstoff (H 2 ) handelt es sich um ein ungiftiges Gas, das weder über Farbe noch Geruch verfügt, Allerdings ist Wasserstoff hochentzündlich. Daher darf er nicht in die Hände von Kindern gelangen.

  1. Entsprechende Behälter sollten an einem gut gelüfteten Ort aufbewahrt werden.
  2. Zudem ist es wichtig, Wasserstoff vor Zündquellen fernzuhalten und Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladung zu treffen.
  3. Es kann zu Komplikationen kommen, wenn hohe Konzentrationen eingeatmet werden – was dann aber dem Mangel an Sauerstoff (O 2 ) geschuldet ist.

Die Komplikationen reichen von Bewegungsstörungen über Bewusstlosigkeit bis hin zur Gefahr von Ersticken. Von Wasserstoff geht zudem keine Krebsgefahr aus und er ist nicht selbstentzündlich, Mit einer Dichte von 0,0899 g/l (0°C) ist Wasserstoff rund 14-mal leichter als Luft.

  • Aufgrund seiner hohen Diffusionsgeschwindigkeit breitet er sich in alle Richtungen schnell aus und mischt sich rasch mit Luft.
  • Die Dichte von Flüssigwasserstoff beträgt 70,99 g/l.
  • Zudem macht der Anteil von Wasserstoff am Gewicht von Wasser 11,2 % aus.
  • Sein Schmelzpunkt liegt bei -259,125 °C und der Siedepunkt bei -252,882 °C,2,8 Kilogramm Benzin oder auch 2,1 Kilogramm Erdgas enthalten so viel Energie wie ein Kilogramm Wasserstoff, wenn man den unteren Heizwert betrachtet.

In anderen Worten: Angesichts seiner Eigenschaften besitzt Wasserstoff die höchste massebezogene Energiedichte unter den gängigen Treib- und Brennstoffen. Die volumenbezogene Energiedichte von flüssigem Wasserstoff macht nur rund 1/3 derjenigen von Erdgas und 1/4 derjenigen von Benzin aus.

  • Wasserstoff besitzt grundsätzlich umweltfreundliche Eigenschaften.
  • Wird er mit Luft in Verbrennungsmotoren verbrannt, so kommt es bei geeigneter Führung der Verbrennung zur Entstehung von Emissionen, die sehr gering oder zu vernachlässigen sind,
  • Bei der Wasserstoffverbrennung steigen die Emissionen von Stickstoffoxiden (NO x ) exponentiell mit der Verbrennungstemperatur an.

Mit niedriger Verbrennungstemperatur lassen sich daher mit auf Basis von Erdgas oder Mineralöl gewonnenen Brenn- und Kraftstoffen Stickstoffoxidemissionen signifikant reduzieren, Schadstoffemissionen können vollständig vermieden werden, wenn Wasserstoff in Niedertemperatur-Brennstoffzellen verwendet wird.

Dazu zählen beispielsweise Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC). Stromerzeugung aus Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt als Reaktionsprodukt lediglich demineralisiertes Wasser. Im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken fallen die Emissionen bis zu 100-mal geringer aus, wenn Wasserstoff in Brennstoffzellen mit höherer Betriebstemperatur eingesetzt wird.

Ferner ermöglicht Wasserstoff aufgrund seines Status als Sekundärenergieträger die flexible Einführung unterschiedlicher im Kraft- und Brennstoffbereich. Um zu beurteilen, wie sich Wasserstoff konkret auf die Umweltqualität auswirkt, muss jedoch jeweils die gesamte Brennstoffkette in den Blick genommen werden. Wie Wird Wasserstoff Hergestellt Wie Wird Wasserstoff Hergestellt Wie Wird Wasserstoff Hergestellt Wie Wird Wasserstoff Hergestellt Im Umgang mit Wasserstoff gelten hohe Sicherheitsstandards, die stets im Mittelpunkt aller Aktivitäten stehen Mit Sauerstoff oder Luft verbrennt Wasserstoff zu Wasser (H 2 O). Daher geht von Wasserstoff eine gewisse Gefahr aus, wobei diese Eigenschaft Wasserstoff erst seine Eignung als Kraftstoff verleiht.

Wasserstoff ist, seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften zufolge, nicht gefährlicher als herkömmliche Energieträger wie Erdgas oder Erdöl, Gleichwohl müssen beim Umgang mit Wasserstoff hohe Sicherheitsstandards gelten, da Gefahren wie Explosionen oder Wasserstoffversprödung drohen. Grundsätzlich besteht bei flüssigem Wasserstoff die Gefahr, dass sich am Ort eines Unfalls Brandteppiche bilden.

Allerdings steigt Wasserstoff sehr rasch in die Luft, was die Gefahr verringert. Dies gilt auch für das Gemisch aus Wasserstoff mit Luft, das also überhaupt nur für eine kurze Zeit mit einer Zündquelle in Berührung kommen kann. Aufgrund intensiver Beschäftigung mit Wasserstoff besitzt die Industrie hervorragende und positive Erfahrungen mit seinen sicherheitstechnischen Aspekten.

  • Es gibt also eine lange Tradition im Umgang mit Wasserstoff.
  • Unerwartete Komplikationen können wie bei jedem anderen Brennstoff auftreten, jedoch entstehen bei der Nutzung von Wasserstoff letztlich keine größeren Gefahren als bei den herkömmlichen Energieträgern.
  • Wenn Sie weitere Informationen zur Sicherheit von Wasserstoff suchen, sind die R- und S-Sätze sowie Veröffentlichungen zu H 2 -Stoffdaten (DIPPR, NIST) empfehlenswert.

Wie explosiv ist Wasserstoff? Diese Frage wird häufig gestellt, da Wasserstoff aufgrund des Knallgasexperiments aus dem Chemieunterricht und einiger bekannter Unfälle aus der Technikgeschichte mit Explosionen verbunden wird. Gerade das Feuer an Bord des Luftschiffes Hindenburg wird noch oft als Beispiel für die Explosionsgefahr von Wasserstoff genannt.

Es ist jedoch längst bewiesen, dass es gar keine Explosion gab und das Unglück auch nicht durch Wasserstoff verursacht wurde, sondern durch einen elektrostatischen Funken. Wichtig ist vor allem: Per se explodiert Wasserstoff nicht. Dafür sind weitere Faktoren notwendig – ein Oxidator (beispielsweise reiner Sauerstoff, Luft oder Chlor) in einem bestimmten Volumenverhältnis zum Wasserstoff und eine Zündquelle wie der aus einer elektronischen Aufladung resultierende Funke.

Reiner Wasserstoff kann nicht brennen. Werden in Luft unter atmosphärischem Druck circa 4 % Wasserstoff eingemischt, dann lässt sich dieses Gemisch mit einer Zündquelle entzünden. Explosionsgefahr herrscht hier jedoch noch nicht. Diese ist erst ab einer Wasserstoffkonzentration von 18 % gegeben.

  1. Sobald rund 75 % Wasserstoff vorhanden sind, sind Entzündungen und somit auch Explosionen nicht mehr möglich, da die Menge an Sauerstoff dafür nicht ausreicht.
  2. Da Wasserstoff 14-mal leichter als Luft ist und sich somit schnell im Freien verflüchtigt, verringert sich die Explosionsgefahr von Wasserstoff zusätzlich.

Gerade in geschlossenen Räumen stellt deshalb die Belüftung einen entscheidenden Faktor dar. Beim Umgang mit Wasserstoff sollte zudem immer darauf geachtet werden, ihn auf Distanz zu Zündquellen zu halten, zu denen auch elektrostatische Entladungen („electrostatic discharge” = ESD) zählen.

  1. Wasserstoff ist ein Thema mit vielen Facetten – angefangen von der Herstellung, über den Transport und die Speicherung bis hin zur Nutzung.
  2. Mit unserer Kompetenz, Know-How und langjähriger Erfahrung sind wir ein unabhängiger Partner für Sicherheit und Gefahrenabwehr, indem wir verschiedenen Aspekte der Wasserstofftechnologie prüfen, inspizieren und zertifizieren können.

Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, das bereits seit langem untersucht wird und ebenfalls zu den typischen Gefahren von Wasserstoff gehört. Diese liegt vor, wenn es zu einem Eindringen von ionisiertem Wasserstoff in das Kristallgitter eines Metalls kommt.

Entsprechend sind Metalle oder auch Metalllegierungen von Wasserstoffversprödung betroffen. Beschleunigtes Risswachstum oder Materialversagen können durch Wasserstoffversprödung hervorgerufen werden, vor allem bei erhöhter Materialspannung. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von „wasserstoffinduzierter Korrosion”.

Ob das jeweilige Material für Wasserstoffversprödung anfällig ist, hängt von mehreren Faktoren ab:

Form des Kristallgitters (z.B. Raum- oder Flächenzentrierung) Metalloberflächengüte (z.B. Schweißnähte, Brüche oder Fehlstellen) Belastung (z.B. Temperatur, Druck, Spannung oder Wechselbelastung)

Daher sollten bei der Auswahl von Komponenten immer die Auswirkungen der Alterung durch Wasserstoff einbezogen werden. Durch die entsprechende Materialwahl lässt sich das Risiko der Wasserstoffversprödung reduzieren oder ganz vermeiden. Hierzu hat sich Edelstahl bewährt.

Zudem ist es wichtig, zu wissen, dass Wasserstoff sehr schnell in andere Gase wie Luft diffundiert, Auch können in Rohrleitungen und Speicherbehältern auf katalytisch wirksamen Oberflächen H+-Ionen entstehen. Dabei handelt es sich um ionisierten Wasserstoff: Dieser ist noch kleiner als das eigentliche Molekül, sodass er in der Lage ist, leicht in Metalle hinein zu diffundieren.

Bei manchen Stahlsorten und unter speziellen Bedingungen kann aus diesem speziellen Grund Wasserstoffversprödung auftreten. Gerade bei den Rohren von Pipelines für den Wasserstofftransport ist die Beständigkeit oder Resilienz gegen das Phänomen der Wasserstoffversprödung von grundlegender Bedeutung.

Nur so lassen sich Wasserstoffversprödung und Korrosion vermeiden. Durch das aktive Elektron von Wasserstoff können auch die Verbindungen (Schweißnähte) zwischen den Rohren gefährdet werden. Die Veröffentlichung von offiziellen Normen oder Regelungen bezüglich des sicheren Wasserstofftransports steht noch aus.

Die Herausforderung besteht vor allem darin, dass für den Wasserstofftransport zunächst die bestehende Erdgas-Pipeline-Infrastruktur und keine speziellen Wasserstoff-Pipelines verwendet werden sollen. Somit sind eine individuelle Betrachtung und eigene Erfahrungen beziehungsweise das Hinzuziehen eines erfahrenen Experten entscheidend, um Wasserstoffversprödung und weitere Risiken gezielt auszuschließen.

Wie gefährlich ist Wasserstoff? Diese Frage muss differenziert betrachtet werden. Hierbei spielen mehrere Aspekte eine Rolle: Zum einen sollte die Gefahr von Wasserstoff mit derjenigen von etablierten Energieträgern verglichen werden. Zum anderen sind der Aufwand zur Kontrolle dieser Gefahren und die Nutzen-Risiko-Abwägung zu berücksichtigen.

Wasserstoff kann bei einem entsprechenden Mischungsverhältnis mit Sauerstoff explosiv sein und verbreitet sich schnell, doch er verflüchtigt sich eben auch in kurzer Zeit, Gleichzeitig sollte die Explosionsgefahr von Wasserstoff ernstgenommen werden und sich in entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen niederschlagen.

Eine nicht zu unterschätzende Gefahr besteht in der Farb- und Geruchslosigkeit von Wasserstoff. Aus diesem Grund werden Wasserstofflecks oft nicht bemerkt. Diese sind in geschlossenen Räumen zudem noch riskanter. Auch Wasserstoffversprödung, die zu Rissbildung führt, zählt zu den typischen Gefahren von Wasserstoff.

Diesen Risiken kann jedoch entgegengewirkt werden – mit ausreichender Belüftung in geschlossenen Räumen und der richtigen Materialwahl, um Wasserstoffversprödung zu vermeiden. : Wasserstoff: Eigenschaften, Sicherheit, Gefahren

Warum produzieren wir keinen Wasserstoff?

Wie Wird Wasserstoff Hergestellt Neun Milliarden Euro will die Bundesregierung investieren in “grünen” Wasserstoff. Er könnte aus der Wüste kommen, wo Platz ist für riesige Solaranlagen. (picture alliance / dpa / Hans-Jürgen Staudt) Im September 2002 war ich in Mingolsheim in der nordbadischen Provinz.

  • Da wurde damals eine Brennstoffzelle eingeweiht, aus Wasserstoff machte sie Strom und Wärme für ein Schwimmbad, ein Schritt in eine klimafreundliche, CO2-freie Zukunft.
  • Es war eines der ersten Wasserstoff-Projekte, das ich als Journalist recherchiert habe.
  • Im Laufe der Zeit sind es immer mehr geworden.2006: ein Bus mit Wasserstoff im Tank.2008: das erste Wasserstoffschiff der Welt.
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Und 2009: die Antares, ein kleiner Motorsegler, das erste Wasserstoff-Flugzeug der Welt. Alles Pilotprojekte, ganz hübsch und eindrucksvoll – aber was, wenn irgendwann alle Busse, Schiffe und Flugzeuge Wasserstoff tanken wollten? Da ginge es dann ja um Abermillionen von Tonnen.

Und eigentlich von Anfang an schwang da eine Frage mit: Würde es dafür überhaupt genug Wasserstoff geben? Durchgesetzt hat sich Wasserstoff bis heute nicht. Nicht als Treibstoff für Autos und Flugzeuge, nicht für die Speicherung von Strom und auch nicht als klimaneutraler Grundstoff für die Industrie.

Denn all diese kleinen Pilotanlagen waren schlicht nicht wirtschaftlich. Mussten sie ja auch gar nicht sein, sie sollten ja vor allem die technologische Machbarkeit demonstrieren. Irgendwie fehlte dann der Mut, vielleicht auch der Druck, mal richtig Geld in die Hand zu nehmen und große Anlagen zu bauen, die Wasserstoff billiger herstellen und verarbeiten.

Ist Wasserstoff billiger als Gas?

Aktuell: Teures Gas macht grünen Wasserstoff wettbewerbsfähig – Zuletzt hat der Russland-Konflikt der Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff neuen Auftrieb verliehen: Zahlen von Bloomberg New Energy Finance berichtet, ist grüner Wasstoff teilweise bereits heute in Europa, Afrika und dem Mittleren Osten günstiger als grauer Wasserstoff, der aus Erdgas gewonnen wird.

Demnach kostet das klimafreundliche Gas dort zwischen 4,8 bis 6,7 US-Dollar pro Kilogramm, während Wasserstoff aus Erdgas 6,7 USD/kg kostet. Grund dafür ist der infolge des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine massiv gestiegene Preis für Erdgas. An der niederländischen Terminbörse Dutch TTF kostete Erdgas im April 2021 noch 18 USD/mmbtu – Anfang März 2022 waren die Preise auf zeitweise über 200 USD/mmbtu gestiegen.

Inzwischen (19.4.) hat sich der Preis für die Energieeinheit bei ca.100 USD eingependelt. Zu den Herstellungskosten sind – für alle Wasserstoff-Varianten gleich – auch noch die Transportkosten zu berücksichtigen. Warum der Transport per Pipeline die wirtschaftlichste Möglichkeit dafür ist und mit welchen Kosten hier zu rechnen ist,

Wie weit kommt ein Pkw mit 1 kg Wasserstoff?

FAQ: Wasserstoffauto – Wie funktioniert die Wasserstofftechnik im Auto? Um Wasserstoff als Treibstoff zu nutzen, müssen ein entsprechender Tank und eine Brennstoffzelle im Auto verbaut sein. Die Energiegewinnung erfolgt, indem Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser reagieren und dabei elektrische Energie entsteht.

Aus diesem Grund handelt es sich bei dem Wasserstoffauto um eine Option bei der Elektromobilität, Wie weit fährt man mit 1 kg Wasserstoff? In der Regel können Sie mit 1 kg Wasserstoff durchschnittlich zwischen 100 und 115 km zurücklegen. Die Reichweite beim Wasserstoffauto ist dabei vor allem von der Größe des Tanks abhängig und kann je nach Modell rund 750 km betragen.

Welche Wasserstoffautos gibt es? Ein Wasserstofffahrzeug haben bislang nur die wenigsten Autohersteller im Angebot. Weltweiter Marktführer ist der japanische Autobauer Toyota mit dem Modell Mirai. Ebenfalls in Deutschland erhältlich ist der NEXO von Hyundai.

Ist Wasserstoff billiger als Benzin?

Kosten und Bezahlsystem an Wasserstofftankstellen – Die Kosten beim Tanken von Wasserstoff sind vergleichbar mit denen für Benzin: Ein Kilogramm kostet an der Tankstelle 9,50 Euro (Stand: April 2022) und bringt die meisten Fahrzeuge rund 100 Kilometer weit.

Im AUTO ZEITUNG-Test lagen die Kraftstoffkosten für 100 Kilometer mit dem Toyota Mirai und dem Hyundai Nexo zwischen 8,10 und 12,40 Euro. Der Tank der meisten Wasserstoffautos fasst etwa vier bis fünf Kilogramm. Bezahlt wird in Deutschland mithilfe der H2-Live-Tankkarte per Rechnung – postalisch oder aber per Mail.

Wer nicht jedes Mal den Rechnungsbetrag überweisen will, kann auch ein SEPA-Mandat wählen. Den Tankstellenshop müssen Autofahrer:innen zur Bezahlung somit nicht besuchen. Die Station in Frankfurt-Höchst bildet derzeit eine der wenigen Ausnahmen: Hier wird mit Kreditkarte gezahlt. Extreme E 2023 Doppelsieg für Rosberg

Wie lange reicht 1 kg Wasserstoff?

Brennstoffzellen-Stack: Serienfertigung ab 2022 Wie lautet die Erfolgsformel für die Herstellung von Brennstoffzellen-Stacks? Gemeinsam mit dem Start-up PowerCell Sweden treibt Bosch jetzt den Durchbruch bei der Massenfertigung voran. Einmal volltanken dauert nur wenige Minuten, anschließend beträgt die Reichweite über 500 Kilometer – ein Auto mit Brennstoffzelle unterscheidet sich kaum von einem Fahrzeug mit Otto- oder Dieselmotor.

  • Außer natürlich in einem wichtigen Punkt: Dank des elektrischen Antriebs entstehen keine lokalen Emissionen.
  • Deshalb spielt die Wasserstoff-Technologie eine wichtige Rolle, wenn es um das Erreichen einer möglichst klimafreundlichen Mobilität geht, insbesondere auch bei der Elektrifizierung von schweren Nutzfahrzeugen.

Hohe Produktionskosten stehen momentan jedoch einem massenhaften Einsatz wie bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor im Weg. Dieses Problem will Bosch zusammen mit dem Start-up PowerCell Sweden lösen. Die beiden Unternehmen haben sich dazu das Herzstück des Wasserstoffantriebs vorgenommen: den Brennstoffzellen-Stack. Achim Moritz (li.), Product Manager Fuel Cell Mobility Solutions, Bosch, und Per Wassén, CEO PowerCell Sweden. Der Brennstoffzellen-Stack wird zur Serienreife entwickelt. Wasserstoff – der Kraftstoff. Wasserstoffmoleküle befinden sich in der Brennstoffzelle auf der Seite der Anode. Sie bestehen aus Elektronen und Protonen. „Durch die Zusammenarbeit mit Bosch können wir unsere Technologie schnell zur Serienreife weiterentwickeln.” Per Wassén, CEO PowerCell Sweden Weil eine einzelne Brennstoffzelle nur wenig Energie erzeugen kann, werden viele davon in einem Stapel (englisch „Stack”) verbunden.

  • Gut 400 Zellen ergeben so eine elektrische Gesamtleistung von bis zu 120 kW (163 PS).
  • Bei höherem Leistungsbedarf in Nutzfahrzeugen wird die Anzahl der Stacks entsprechend erhöht.
  • Darüber, wie man die Brennstoffzelle und den Stack kostengünstiger herstellen kann, möchte Achim Moritz nicht zu viel verraten.

„Ein wichtiger Ansatzpunkt ist der Einsatz günstigerer Materialien”, sagt der Product Manager Fuel Cell Mobility Solutions, „darüber hinaus erwarten wir Fortschritte, zum Beispiel bei der Steigerung der von einer Einzelzelle abgegebenen Leistung.” Aber bereits durch eine Serienfertigung und die damit verbundenen höheren Stückzahlen könnten die Kosten für einen einzelnen Stack laut Moritz erheblich gesenkt werden.

  • Ein komplexes System wie einen mobilen Brennstoffzellen-Stack in Serie zu produzieren, ist jedoch anspruchsvoll.
  • Jeder einzelne Stack muss zuverlässig funktionieren”, sagt Moritz, und fügt hinzu: „Eine zentrale Rolle nehmen im Fahrzeugbetrieb deshalb auch die Steuergeräte ein.” Die leistungsfähigen Mini-Computer kontrollieren alle Funktionen der Brennstoffzelle und sorgen letztendlich für einen möglichst effizienten Antrieb – genau wie die elektronischen Motorsteuergeräte bei Fahrzeugen mit Otto- und Dieselaggregaten.

Das ist ein großer Vorteil für Bosch: Das Unternehmen blickt auf eine lange Historie bei der Entwicklung von Steuergeräten zurück. „Wir haben hierfür viel Kompetenz und Erfahrung im Haus”, sagt Moritz. „Bei der Brennstoffzelle können wir deshalb Synergien nutzen – zum Beispiel durch den modularen Hardware-Baukasten sowie die Software-Logik, die ein solches Steuergerät ausmachen.” Luftsauerstoff – der Reaktionspartner. In der Brennstoffzelle befindet er sich auf der Seite der Kathode. Getrennt sind O₂ und H₂ sowie Kathode und Anode durch eine Membran. Sie ist nur für die Protonen der Wasserstoffmoleküle durchlässig. Welche Herausforderungen müssen für eine zuverlässige Serienfertigung noch überwunden werden? Um das zu verstehen, lohnt sich ein Blick auf technologische Details der Brennstoffzelle: Wasserstoff hat eine kleine Molekulargröße und niedrige Viskosität, er ist damit sehr dünnflüssig – für einen effizienten und sicheren Betrieb muss der Stack deshalb perfekt abgedichtet sein.

  • Die Dichtlänge eines 120 kW-Stacks liegt bei rund einem Kilometer, hier arbeiten wir an der Erfüllung des hohen Qualitätsanspruchs für automotive Anwendungen”, sagt Moritz.
  • Bosch hat bereits bei anderen Antriebsarten bewiesen, dass seine Experten umfangreiche Erfahrungen und Kompetenzen in der parallelen Produkt- und Prozessentwicklung – dem sogenannten Simultaneous Engineering – haben.

Dazu gehört, bereits während der Konstruktion eines Produkts die passende Fertigungsweise der Komponenten auszuwählen – also immer schon einen Schritt voraus zu denken. „Das parallele Entwickeln von Produkt und Fertigungsprozess ist unsere Stärke”, so Moritz.

Davon ist auch Per Wassén überzeugt. „Bosch ist der führende Zulieferer für Automobiltechnik und verfügt hier über eine enorme Erfahrung und Innovationskraft”, sagt der CEO von PowerCell Sweden. „Diese Branche ist geprägt durch große, internationale Unternehmen, es herrschen lange Vorlaufzeiten und sehr hohe Anforderungen.

Ein Start-up wie PowerCell – mag es noch so technologisch fortschrittlich sein – hätte es alleine schwer, das große Marktpotential zu erschließen. Durch die Zusammenarbeit mit Bosch können wir unserer Technologie viel schneller zum Durchbruch verhelfen.” Wasser – das Abfallprodukt. Als Faustregel für den Energiegehalt gilt: Ein Kilo Wasserstoff ermöglicht rund 100 Kilometer Reichweite für Pkw. Ein schwerer Lkw benötigt für die gleiche Strecke etwa zehn Kilo. Gleichstrom – das Wunschprodukt. Er besteht aus den Wasserstoff-Elektronen, die von der Anode über den außerhalb der Brennstoffzelle gelegenen Verbraucher zur Kathode fließen.

  • Von einem Inverter wird er in Wechselstrom umgewandelt, der dann den Elektromotor antreibt.
  • Während Unternehmen wie Bosch und PowerCell die Serienfertigung der mobilen Brennstoffzelle vorantreiben, wird eine weitere Hürde für die Ausbreitung der Technologie in Angriff genommen: In vielen Ländern wächst die Zahl der Wasserstofftankstellen bereits.

Der Ausbau der Infrastruktur wird vielerorts staatlich gefördert und auch durch Verbände wie dem Hydrogen Council vorangetrieben. „Wir konzentrieren uns auf die Märkte China, Nordamerika und Europa, wo wir eine zunehmende wirtschaftliche Unterstützung für den Brennstoffzellen elektrischen Antrieb sehen”, sagt Achim Moritz.

Diese Unterstützung entspringt der Erkenntnis, dass der Weg zur emissionsfreien Mobilität technologieoffen beschritten werden muss. So wie Benziner und Diesel auf der Seite der Verbrenner immer weiter verbessert werden, so verhält es sich auch bei der Elektromobilität mit der gleichzeitigen Entwicklung des rein batterieelektrischen Antriebs und des Brennstoffzellenantriebs.

Bosch hat diese offene Haltung bereits verinnerlicht. Das Ergebnis: Schon ab 2022 sollen die innovativen Brennstoffzellen-Stacks im Bosch-Werk in Bamberg vom Band laufen. „Wir sehen in der Serienfertigung die Chance, mit höheren Stückzahlen die Kosten erheblich zu reduzieren.” Achim Moritz, Product Manager Fuel Cell Mobility Solutions, Bosch : Brennstoffzellen-Stack: Serienfertigung ab 2022

Kann man Wasserstoff selbst herstellen?

Die eigene Herstellung von Wasserstoff ist möglich : Mit einem Elektrolyseur oder einem Reformer, je nach Art der Wasserstoffgewinnung. Solare Energie, durch Photovoltaik erzreugt, kann überschüssigen Strom mit einem sogenannten Elektrolyseur in Form von Wasserstoff speichern.

Welches Land stellt am meisten Wasserstoff her?

China: Produktion im großen Maßstab – Klar ist aber, dass dieses Projekt im globalen Vergleich ganz weit vorne liegt. Wegen der zweifachen Erzeugungsform, die zwar hohe Investitionen erfordert, aber zugleich die Volllaststunden des Elektrolyseurs steigert und damit die Gestehungskosten für den Wasserstoff drückt.

  1. Und wegen der Dimension: China setzt damit um, was hierzulande bislang nur auf dem Papier existiert – die Produktion von grünem Wasserstoff im großindustriellen Maßstab.
  2. Es gibt noch jede Menge weiterer neuer Projekte.
  3. So meldete der japanische Autobauer Toyota Anfang Juni, dass mit führenden chinesischen Herstellern (FAW, Dongfeng, BAIC) und dem Brennstoffzellen-Experten Beijing Sino Hytec ein Forschungs-Joint-Venture gegründet wurde.

Das Ziel: Fahrzeuge zu entwickeln, die mit wettbewerbsfähigen Brennstoffzellen Wasserstoff in elektrische Energie umwandeln. Derzeit gehe es in erster Linie um Busse und Lkw, berichtet China Market Insider. Kommunen würden bereits angehalten, ihre Nutzfahrzeuge auf den umweltfreundlichen Wasserstoffantrieb umzustellen.

H2-Tankstellen würden verstärkt vom Staat gefördert. Ende dieses Jahres sollen die ersten 100 errichtet sein. Die GIZ-Expertin Yuxia Yin bestätigt denn auch: „China steht am Anfang einer sektorenübergreifenden grünen Wasserstoffwirtschaft.” Der Einsatz vor allem im Mobilitäts- und Transportsektor erfahre großen politischen Rückhalt.

Aber auch die Integration und Speicherung von Erneuerbaren und die Dekarbonisierung von energieintensiven Sektoren spiele eine wichtige Rolle. So kommen denn auch mehrere Studien zu dem Schluss, dass die Volksrepublik in den nächsten Jahren zu einem der wichtigsten Akteure beim grünen Wasserstoff werden könnte.

Die IEA geht in ihrer Studie davon aus, dass das flüchtige Gas aus der Inneren Mongolei bis 2030 inklusive Transport wettbewerbsfähig sein kann. Dabei spielt nicht nur der preiswerte Grünstrom eine Rolle. Hinzu kommen deutlich sinkende Investitionskosten für Elektrolyseure. Wobei hier die Hochrechnungen weit auseinandergehen.

So kalkuliert die IEA, dass derzeit im günstigsten Fall 500 Dollar pro Kilowatt möglich sind. Dieser Wert könne auf 400 Dollar in zehn Jahren sinken. Die Experten von Bloomberg New Energy Finance (BNEF) gehen indes davon aus, dass chinesische Anlagen schon jetzt für nur 200 Dollar pro Kilowatt liefern können.

Wie viel kostet 1 kg Wasserstoff an der Tankstelle?

Wasserstoff wird in Kilo abgerechnet. Der Preis für ein Kilogramm Wasserstoff an H2 MOBILITY-Tankstellen beträgt für 700 Bar-Betankungen 13,85 €/kg. Das Tanken bei 350 bar (Nutzfahrzeuge) kostet 12,85 €/kg H2.

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Kann man aus Salzwasser Wasserstoff gewinnen?

Wasserstoff aus Meerwasser gewinnen – ist das möglich? – Die EnBW beteiligt sich am Forschungsprojekt H₂Mare, das in eigenen Offshore-Windparks des Unternehmens die Potenziale der Wasserstoffproduktion in Meereswindparks untersucht. Meerwasser gibt es in großen Mengen und es liegt nahe, es für die Wasserstoffgewinnung zu nutzen.

Die Herausforderung ist hier allerdings, dass es vorab aufbereitet werden muss. Für die Elektrolyse wird nämlich bislang hochreines Wasser bzw. Trinkwasser benötigt. Darum muss das Meerwasser zunächst gefiltert und gereinigt werden. Geschieht das nicht, zerfrisst das Salzwasser die Elektroden, die für die elektrochemische Aufspaltung des Wassers in Sauerstoff und Wasserstoff verantwortlich sind.

Dieser Aufbereitungsprozess verlangt wiederum eine große Menge an Energie, ein K.-o.-Kriterium für klimaneutralen Wasserstoff. Kann dieses Problem gelöst werden? Es gibt bereits ein paar Lösungsansätze, an denen beispielsweise im Projekt H₂Mare geforscht wird.

Allerdings hat sich dabei noch kein konkreter Lösungsweg herauskristallisiert. Das größte Problem der direkten Meerwasser-Elektrolyse ist die Tatsache, dass Verunreinigungen der Brennstoffzelle schaden. Auslöser dafür sind Chlor bzw. Nebenreaktionen mit Chlor, bei denen schädliches Chlorgas entsteht. Doch auch die allgemeinen Verunreinigungen des Meerwassers spielen eine Rolle.

Es ist also noch weitere Forschungsarbeit nötig, um eine direkte Wasserstoffproduktion aus Meerwasser in großem Maßstab realisieren zu können.

Wird Wasserstoff wieder zu Wasser?

27. August 2023 | Aslan Berse – Wie Wird Wasserstoff Hergestellt Chinesischen Forschern ist ein Durchbruch gelungen: Mittels einer neuen Methode können sie Wasserstoff günstig und effizient direkt aus Meerwasser gewinnen. Das verspricht deutliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Methode. Mit Wasserstoff lässt sich Energie speichern.

  1. Vor allem für regenerative Energien bietet sich das Gas als vielversprechender Energiespeicher an, da bei der Herstellung und auch dem Verbrauch keine klimaschädlichen Effekte auftreten.
  2. Allerdings braucht es neben der Energie für die Erzeugung auch eine Wasserstoff-Quelle.
  3. In der Regel wird dafür Wasser genutzt und in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

Durch Zugabe von Energie lässt die chemische Bindung lösen. Der Wasserstoff kann anschließend in einer Brennstoffzelle oder in einem Verbrennungsmotor zu Wasser umgewandelt werden – wobei nutzbare Energie freigesetzt wird. Dafür eignet sich Süßwasser am besten.

Problematisch ist dabei, dass die Ressource in vielen Teilen der Welt ohnehin schon knapp ist. Wovon es allerdings reichlich gibt, ist Meerwasser. Chinesischen Forschern gelang es nun eine Methode zu entwickeln, mit der sie Wasserstoff aus Meerwasser gewinnen konnten – und das mit nie dagewesener Ausbeute.

In einem aktuellen Video erklärt der Wissenschaftskanal Breaking Lab, was es mit dem Verfahren auf sich hat.

Warum ist Wasserstoff nicht die Zukunft?

Hat Wasserstoff eine Zukunft? – Klima- und Energiefonds Wasserstoff kann mithilfe von Brennstoffzellen Elektromotoren antreiben, Energie speichern und Häuser heizen. Laut ExpertInnen hat das Multitalent sogar das Potenzial, entscheidend zur Energiewende beizutragen. Eine Bestandsaufnahme. Stand: Jänner 2019 Nichtgelingen ist noch nie ein Grund gewesen, etwas aufzugeben.

  • Das beweisen etwa viele abenteuerliche Expeditionen in den vergangenen Jahrhunderten.
  • Aum war ein Schrott-Kutter samt Besatzung im Packeis zerquetscht, sind drei neue Expeditionen losgezogen.
  • Im Dschungel Südamerikas und der Sandwüste der Sahara ging nicht nur eine Erkundungsmission verloren und auch die Eroberung noch so unüberwindbar erscheinender Gipfel forderte nicht selten mehrere Anläufe.

Ähnlich ist es beim Thema Wasserstoff, der zum entscheidenden Puzzleteil bei der Mammutaufgabe Energiewende werden könnte, in den vergangenen eineinhalb Jahrhunderten sein unbestritten großes Potenzial aber nie ganz einlösen konnte. Houston, wir haben ein Problem! Dabei ist das molekulare Gas mit der chemischen Formel H2, das auf unserer Erde im Wasser gebunden ist und damit in fast jeder organischen Verbindung steckt, ein wahres Multitalent.

  1. Das meistverbreitete chemische Element im Universum wird etwa zur Konservierung von Lebensmitteln eingesetzt, als Kühlmittel in Kraftwerken und in vielen anderen Industriebereichen.
  2. Erst Wasserstoff machte die moderne Raumfahrt möglich, davor trieb er bereits Zeppeline an und galt als Brennstoff der Zukunft.

Mit dem Absturz des Luftschiffs „Hindenburg” im Jahr 1937 und der kinogewordenen Havarie von Apollo 13 wurde seine chemische Reaktionsfreudigkeit aber vielen suspekt. Dabei ist es genau diese Reaktionsfreudigkeit, die den Wasserstoff so wertvoll macht.

Andernfalls könnte er nicht mithilfe einer Brennstoffzelle in Strom und Wärme umgewandelt werden und auf diesem Weg Elektromotoren antreiben, Häuser heizen und Energie speichern – ganz so wie das Jules Verne bereits im Jahr 1874 beschrieben hat. Der französische Schriftsteller legte seinem Ingenieur Cyrus Smith im Roman eine kurze Rede in den Mund, über die damals wohl viele Leser milde gelächelt haben werden: „Ich bin davon überzeugt, meine Freunde, dass das Wasser dereinst als Brennstoff Verwendung findet, dass Wasserstoff und Sauerstoff, seine Bestandteile, zur unerschöpflichen und bezüglich ihrer Intensität ganz ungeahnten Quelle der Wärme und des Lichts werden.

Das Wasser ist die Kohle der Zukunft.” Schon bei den Apollo-Missionen der NASA kamen Wasserstoff und Brennstoffzellen zum Einsatz. @ 123rf Wasserstoff + Sauerstoff = Energie Hatte Jules Verne mit diesen Aussagen ins Blaue geraten? Nur gemutmaßt und war zufällig richtig gelegen? Wohl kaum, denn der deutsch-schweizerische Chemiker Christian Friedrich Schönbein hatte bereits im Jahr 1838 das Grundprinzip der Brennstoffzelle erdacht und damit die wichtigste Voraussetzung, um Wasserstoff für die Menschheit nutzbar zu machen.

  1. Er ließ bei einem Versuch Platindrähte in einer Elektrolytlösung mit Wasserstoff und Sauerstoff umspülen und stellte dabei Spannung zwischen den Drähten fest.
  2. Seine Erkenntnis, die heute fester Bestandteil des Chemieunterrichts ist: Lässt man Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren, erhält man Wasser und – da die Reaktion exotherm ist – als Nebenprodukt Energie.

Der britische Chemiker Sir William Robert Grove nahm die Steilvorlage dankbar auf und entwickelte schon im Jahr danach das Grove-Element, eine erste Variante der galvanischen Zelle, in der mithilfe des von Schönbein entdeckten Prinzips Energie erzeugt werden konnte und das in der Folge jahrelang im Bereich der Telegrafie zum Einsatz kam.

Aufwendige & kostenintensive Herstellung Der Anfang war damit gemacht, weitere bahnbrechende Erfindungen und Erkenntnisse ließen aber bis zu den Zeppelinen und den Weltraum-Plänen der NASA trotzdem jahrzehntelang auf sich warten. Grund für die lange Wartezeit: Die aufwendige Herstellung des Gases. Wie Strom ist Wasserstoff kein Primärenergieträger, der einfach irgendwo abgebaut und verwendet werden kann.

Wasserstoff muss zuerst erzeugt werden und dafür braucht es Rohstoffe wie Erdöl und Erdgas oder auch Biomasse und Wasser. Es muss also Energie von außen zugeführt werden. Dieser Prozess (der als Power-to-Gas bezeichnet wird) ist energieintensiv und teuer und im übrigen auch entscheidend für die Klimabilanz des Gases: Gewinnt man Wasserstoff so wie derzeit meist üblich per Dampfreformierung aus Erdgas, wird er als „grau” bezeichnet – bei der Produktion von einer Tonne Wasserstoff werden rund zehn Tonnen Kohlendioxid freigesetzt.

  • Wird er hingegen aus Wasser mit regenerativ erzeugtem Strom abgespalten, gilt er als „grün”.
  • Besonders nachhaltig ist die Herstellung per Elektrolyse mit überschüssigem Ökostrom; also Strom aus Wind und Sonne, der aufgrund des zeitlichen Auseinanderfallens von Stromproduktion und Strombedarf sonst nicht genützt werden könnte – dabei ist der gesamte Produktionspfad nahezu vollständig emissionsfrei.

Ebenso emissionsfrei, aber teuer lässt sich Wasserstoff aus einer Reihe chemischer Reaktionen mit Wasser gewinnen, etwa aus der Reaktion von Alkalimetallen und Wasser. Weitere Herstellungsverfahren befinden sich im Forschungs- und Entwicklungsstadium wie die autotherme Reformierung, das Kværner-Verfahren, die Hochdruckelektrolyse und die Vergasung von Biomasse oder organischen Abfällen.

  1. Flexibilisierung des Energiesystems Womit wir bei einer der größten Stärken des Wasserstoffs wären: seinem Speicherpotenzial.
  2. Nur wenige Energieträger können so wie Wasserstoff in ausreichender Menge über Wochen, Monate und sogar Jahre hinweg bereitgehalten werden und bieten damit die Möglichkeit, saisonale oder tagesbedingte Energieüberschüsse später nutzbar zu machen.

Soll die angestrebte Dekarbonisierung der Energiewirtschaft gelingen, also die Reduktion und Abkehr von CO2 durch Forcierung erneuerbarer Energiequellen, braucht es neben einem Mehr an Windkraftanlagen, Biomasse und Co aber genau diese Möglichkeiten zur Flexibilisierung des Stromnetzes.

Nur wenn die schwankenden und stetig wachsenden Strommengen aus Wind und Sonnenkraft auch über den aktuellen Bedarf hinaus verwendet werden können, macht ein Ausbau erneuerbarer Energiequellen Sinn. Allerdings: Aufgrund seiner geringen Dichte ist die Speicherung von Wasserstoff technisch und wirtschaftlich herausfordernd.

Die aktuell am weitesten verbreitete Methode ist die Lagerung als komprimiertes Gas. Dazu wird gasförmiger Wasserstoff unter hohem Energieaufwand auf Drücke von 200 bar bis 900 bar verdichtet. Gas kann alternativ auch flüssig gespeichert werden, aber um den Siedepunkt von minus 252,85 Grad zu erreichen sind starke Kühlanlagen, gute Isolation und damit ebenfalls jede Menge Energie erforderlich.

  • Eine weitere Möglichkeit ist die Einspeisung für die spätere Nutzung direkt in das kilometerlange Erdgasnetz.
  • Zwar sind aktuell bei allen Varianten noch viele Fragen in Bezug auf die Machbarkeit im großen Maßstab offen, die Einsatzmöglichkeiten für gespeicherten Wasserstoff sind aber in jedem Fall vielfältig.

So kann er als Prozessgas in der Industrie genutzt oder zu wertvollen Rohstoffen weiterveredelt (beispielsweise zu Ammoniak für die Düngemittelproduktion oder zu Methanol als Basischemikalie) werden. Bei niedrigem Strompreis lohnt sich sogar eine nachfolgende Rückverstromung über Gas- und Dampfkraftwerke, die Versorgungssicherheit garantieren. Einige Hersteller haben bereits Brennstoffzellen-Autos in ihrem Modellprogramm, noch sind die Fahrzeuge aber sehr teuer. @ 123rf Wasserstoff & Mobilität Ein weiterer Einsatzbereich für Wasserstoff ist der Mobilitätsbereich, wo er als Treibstoff für emissionsfreie Brennstoffzellen genutzt werden kann.

General Motors strengte bereits in den 1960er-Jahren entsprechende Überlegungen an, in den 1990er- und 2000er-Jahren folgten dann auch andere Hersteller. Heute ist die Technologie mehr oder weniger ausgereift und stehen erste Fahrzeuge bei den Händlern. Österreichweit sind mit Stand Ende 2018 aber gerade einmal 23 Wasserstoff-Fahrzeuge zum Verkehr zugelassen.

Zwar entsprechen die Reichweite und die Dauer des Tankvorgangs der von Autos mit Verbrennungsmotoren, ein paar größere und kleinere Probleme verhinderten bislang aber den Durchbruch. Allen voran die Kosten: Wasserstoff-Autos schlagen mit dem doppelten bis dreifachen Preis vergleichbarer Fahrzeuge zu Buche.

  • Ein Problem ist zudem die Infrastruktur: Von Bregenz bis zum Neusiedler See gibt es aktuell gerade einmal fünf öffentlich zugängliche Wasserstoff-Tankstellen und der Ausbau erfolgt nur zögerlich.
  • In welche Richtung die weitere Entwicklung gehen wird, ist von vielen Faktoren abhängig.
  • Etwa von möglichen Steueranreizen, nicht zuletzt aber auch von wirtschaftlichen Dynamiken in Südostasien, wo Wasserstoff als Energieträger insbesondere bei südkoreanischen und japanischen Autoherstellern an Bedeutung gewinnt.

Aus gutem Grund: Fahrzeuge, die hohe Lasten mit hoher Geschwindigkeit über weite Strecken transportieren, sind rein batterieelektrisch nur unter hohem technischen Aufwand und großen Kosten zu betreiben. Sie benötigen einen Energieträger mit höherer Energiedichte, der auch schnell wieder nachgetankt werden kann. Mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen gibt es in allen Größen, Formen und für unterschiedlichste Einsatzgebiete. @ 123rf Wasser – die Kohle der Zukunft Wasserstoff ist darüber hinaus auch in vielen anderen Einsatzgebieten ein potenzieller Treiber für Wirtschaft, Wachstum und Beschäftigung.

  • So laufen längst Versuche, auch Flugzeuge, Schiffe und sogar Züge (Wasserstofflokomotiven anstelle von Dieselloks) mit Brennstoffzellenantrieb zu versehen.
  • Mini-Wasserstoffbrennstoffzellen könnten in Zukunft die Batterien in Smartphons, Laptops und Digitalkameras ablösen und Mikro-KWKs (Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung) schon bald in größerer Zahl unsere Häuser heizen, Warmwasser bereitstellen und parallel dazu auch noch Strom erzeugen.

Und damit könnte Jules Vernes Version tatsächlich Realität werden: Der Wasserstoff im Wasser würde dann als Brennstoff Verwendung finden und zu einer ganz ungeahnten Quelle der Wärme und des Lichts werden. Das Wasser wäre dann tatsächlich die Kohle der Zukunft und allem Nichtgelingen zum Trotz könnte die Technologie im Zusammenspiel mit anderen alternativen Strategien doch noch zu einem entscheidenden Träger der Energiewende werden und dabei auch noch die bislang getrennten Energiemärkte für Strom, Wärme und Mobilität verbinden.

Wer hat die Nase vorn bei Wasserstoff?

12. Januar 2023 | Tobias Stahl – (Foto: Simon Landmann/Unsplash.com) Zwischen 2011 und 2020 waren die EU und Japan führend bei wasserstoffbezogenen Patenten. Im Bereich Wasserstoff-Innovationen hat Deutschland die Nase vorn – zumindest unter den europäischen Ländern. Das zeigt eine gemeinsame Studie des Europäischen Patentamts und der Internationalen Energieagentur über Patente auf Wasserstofftechnologien.

  • Laut einer aktuellen, gemeinsamen Studie des Europäischen Patentamts (EPA) und der Internationalen Energieagentur (IEA) über Patente auf Wasserstofftechnologien sind die EU und Japan führend bei Wasserstoff-Patenten, die Vereinigten Staaten verlieren hingegen an Boden.
  • Im europäischen Kontext gilt Deutschland dabei als Vorreiter.

Der Bericht nutzt globale Patentdaten für eine umfassende, aktuelle Analyse der Innovationen im Bereich der Wasserstofftechnologien. Die erste Studie dieser Art soll das gesamte Spektrum an Wasserstofftechnologien abdecken, von der Wasserstoffversorgung über die Speicherung, Verteilung und Umwandlung bis hin zu den Endanwendungen.

Was sind Nachteile von Wasserstoff?

Wasserstoff-Brennstoffzellen: Vor- und Nachteile – Der Aufbau von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist relativ einfach, ebenso wie ihr Funktionsprinzip, mit dem chemische Energie sehr schnell und einfach in Strom umgewandelt werden kann. Gleichzeitig ist das Risiko von Ausfällen und Anomalien sehr gering.

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Ein großer Vorteil des Einsatzes dieser Art von Brennstoffzelle ist ihre neutrale Wirkung auf die Umwelt. Das Nebenprodukt der Wasserstoffverbrennung ist nur Dampf, im Gegensatz zu einer Reihe von Schadstoffen, die bei der Verwendung fester Brennstoffe entstehen. Darüber hinaus erzeugt die Wasserstoff-Brennstoffzelle einen niedrigen Geräuschpegel.

Die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie ermöglicht auch einen effizienten Betrieb über lange Zeiträume und die Möglichkeit großer momentaner Überlastungen. Eine einzelne Zelle erzeugt eine sehr niedrige Stromspannung (zwischen 0,5 und 1 V), aber sie können in fast beliebiger Anzahl kombiniert werden, was eine beträchtliche Skalierbarkeit und breite Anwendung ermöglicht.

Der Nachteil von Wasserstoff-Brennstoffzellen sind die recht hohen Materialkosten für die Herstellung der Katalysatoren. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieser Art von Systemen geringer als bei der Energiespeicherung in Batterien. Auch die Herstellung von Wasserstoff ist mit einem gewissen Energieaufwand verbunden.

Trotzdem wird dem Wasserstoff ein erhebliches Potenzial als Energiequelle sowohl für Autos als auch für stationäre Anwendungen zugeschrieben. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass Wasserstoff-Brennstoffzellen eine Technologie sind, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet, der Wert der Unternehmen in dieser Branche jedoch stetig steigt.

Warum Wasserstoff nicht umweltfreundlich ist?

Grün, grau, blau: Wie umweltfreundlich ist Wasserstoff? Veröffentlicht am 12. Jan.2023, 14:43 MEZ Wasserstoff lässt sich grundsätzlich klimaneutral aus Wasser herstellen. Foto von Er ist der Stoff, aus dem die bestehen soll. Dabei gibt es ihn in der Natur gar nicht in reiner Form. Wasserstoff kommt auf der Erde nur gebunden vor – meist als Wasser in Verbindung mit Sauerstoff.

Aber auch unzählige andere Substanzen enthalten Wasserstoff, darunter viele Minerale, Gase und Erdöl. Deutschland will bis 2045 klimaneutral sein. Und Experten sind sich einig: Das geht nur mit Wasserstoff. Er lässt sich klimaneutral aus Wasser herstellen und das in beliebiger Menge. Wasserstoff liefert Energie, wenn kein Wind weht und keine Sonne scheint.

Als Ersatz für fossile Energieträger ist er wichtig, um den CO2-Ausstoß bei Verbrennungsprozessen in der Industrie zu senken. Bei der besonders energieintensiven Stahlproduktion soll er zum Beispiel die, Auch die Chemieindustrie kann viele Produktionsschritte nur mit Wasserstoff klimaschonend gestalten.

Und dort, wo Elektroantriebe nicht sinnvoll oder möglich sind, wie etwa bei Langstreckenflügen, sollen Flugzeuge mit Wasserstoff emissionsfrei fliegen. Doch es gibt einen Haken. Die Herstellung von Wasserstoff ist sehr energieintensiv. Wasserstoff ist also nicht per se klimafreundlich. Bei der Produktion von so genanntem grauem Wasserstoff etwa gelangt CO2 in die Atmosphäre.

Das verstärkt den Treibhauseffekt. Grüner Wasserstoff lässt sich dagegen klimaneutral herstellen. Er wird ausschließlich aus gewonnen. Daneben ist oft auch von blauem, türkisen und gelben Wasserstoff die Rede. Die Farben sind Ausdruck unterschiedlicher Herstellungsmethoden.

Hat Wasserstoff noch eine Zukunft?

Grüner Wasserstoff soll ein wichtiger Bestandteil der neuen Energiewelt werden. Die Europäische Union hat einen umfangreichen Plan bis 2050 vorgelegt und auch in Österreich schreiten Forschung und Entwicklung rasch voran. Stand: Jänner 2021 Wasserstoff ist nicht nur in Österreich gerade ein großes Thema.

Auch die internationale Energiebranche diskutiert die Frage, welche Rolle das Element bei der Energiewende spielen kann und soll. Die Antwort ist mittlerweile aber fast einstimmig: eine große. Schon seit vielen Jahren wird er als molekulares Gas mit der chemischen Formel H 2 in vielen zumeist industriellen Anwendungen genutzt.

Die größten Mengen werden in Ölraffinerien, der chemischen Industrie (beispielsweise Düngemittelherstellung) und der Eisen- und Stahlerzeugung eingesetzt. Da Wasserstoff im Vergleich zu Kohle, Öl und Erdgas bei der Verbrennung praktisch keine Abgase hinterlässt, kann er diese Energieträger teilweise ersetzen und zunehmend auch in Strom und Wärme umgewandelt werden.

  1. Wasserstoff kann die Industrie mit Wärme bei hohen Temperaturen versorgen, in Strom umgewandelt Elektromotoren antreiben und gilt als immer wichtiger werdender Energiespeicher – ganz so, wie das Jules Verne bereits 1874 vermutet hat.
  2. Der Schriftsteller legte damals seinem Ingenieur Cyrus Smith im Roman „Die geheimnisvolle Insel” einige Wörter in den Mund, über die damals wohl viele Leser milde gelächelt haben werden: „Ich bin davon überzeugt, meine Freunde, dass das Wasser dereinst als Brennstoff Verwendung findet, dass Wasserstoff und Sauerstoff, seine Bestandteile, zur unerschöpflichen und bezüglich ihrer Intensität ganz ungeahnten Quelle der Wärme und des Lichts werden.

Das Wasser ist die Kohle der Zukunft.” Schriftsteller Jules Verne sah bereits im 19. Jahrhundert das enorme Potenzial von Wasserstoff: „Das Wasser ist die Kohle der Zukunft.” © Sime Basioli on Unsplash Wasserstoff + Sauerstoff = Energie + Wasser Hatte Jules Verne mit diesen Aussagen ins Blaue geraten? Nur gemutmaßt und war zufällig richtig gelegen? Wohl kaum, denn Wasserstoff und auch seine Herstellung durch die Aufspaltung von Wasser mittels elektrischen Stroms ( Elektrolyse ) waren bereits zu Beginn des 19.

  • Jahrhunderts bekannt.1838 entdeckte der Chemiker Christian Friedrich Schönbein dann das Grundprinzip der Brennstoffzelle und damit eine der wichtigsten Voraussetzungen, um Wasserstoff für die Menschheit nutzbar zu machen.
  • Er ließ bei einem Versuch Platindrähte in einer Elektrolytlösung mit Wasserstoff und Sauerstoff umspülen und stellte dabei eine elektrische Spannung zwischen den Drähten fest.

Seine Erkenntnis, die heute fester Bestandteil des Chemieunterrichts ist: Lässt man Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren, erhält man Wasser und – da die Reaktion exotherm ist – als Nebenprodukt Energie. In Form von Wärme bei seiner Verbrennung, als elektrische Energie in der Brennstoffzelle.

Wasserstoff-Farbenlehre: Von grau bis grün Warum Wasserstoff dann nicht längst eine Hauptrolle in der Energiewelt spielt? Weil die Herstellung des Gases aufwendig ist. Wie auch Strom ist Wasserstoff kein Primärenergieträger, der einfach irgendwo abgebaut und verwendet werden kann, sondern muss zuerst erzeugt werden: entweder durch die Umwandlung anderer chemischer Energieträger oder durch die Aufspaltung von Wasser.

In jedem Fall wird dazu mehr Energie benötigt, als im erzeugten Wasserstoff gebunden ist. Die Art des Umwandlungsprozesses ist entscheidend für die Klimabilanz des Gases: Gewinnt man Wasserstoff so wie derzeit meist üblich per Dampfreformierung aus Erdgas, wird er als „grau” bezeichnet.

Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff werden dabei rund zehn Tonnen Kohlendioxid freigesetzt; wird dieses abgetrennt und gespeichert, wird er blauer Wasserstoff genannt. Nur wenn er ausschließlich auf Basis erneuerbarer Energieträger hergestellt wird, gilt er als grüner Wasserstoff und ist klimaneutral.

Als wesentlichste Technologie dafür wird die Aufspaltung von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Quellen ( Elektrolyse ) gesehen, aber auch Verfahren wie die direkte Wasserspaltung mittels Sonnenenergie ( Photolyse ) könnten künftig eine Rolle spielen. Einige Hersteller haben bereits Brennstoffzellen-Autos in ihrem Modellprogramm, noch sind die Fahrzeuge aber sehr teuer. © 123rf Flexibilisierung des Energiesystems Womit wir bei einer der größten Stärken des Wasserstoffs wären: seinem Energiespeicherpotenzial.

Nur wenige Energieträger können so wie Wasserstoff in ausreichender Menge über Wochen, Monate und sogar Jahre hinweg bereitgehalten werden und bei Bedarf wieder verstromt, direkt genutzt oder in synthetische Kraftstoffe wie zum Beispiel E-Fuels umgewandelt werden. Soll die angestrebte Dekarbonisierung der Energiewirtschaft gelingen, also die Reduktion und Abkehr von CO 2 durch Forcierung erneuerbarer Energiequellen, braucht es neben einem Mehr an Windkraftanlagen, Photovoltaik, Biomasse und Co aber genau diese Möglichkeiten zur Flexibilisierung des Stromnetzes.

Nur wenn die schwankenden und stetig wachsenden Strommengen aus Wind und Sonnenkraft auch über den aktuellen Bedarf hinaus verwendet werden und in das Stromsystem integriert werden können, ist der vollständige Umbau auf erneuerbare Energiequellen machbar.

  1. Das Problem dabei: Die Erzeugung von grünem Wasserstoff ist noch immer vergleichsweise teuer, der gesamte Prozess damit in den meisten Fällen unwirtschaftlich.
  2. Preise für grünen Wasserstoff fallen Das dürfte sich allerdings in den kommenden Jahren ändern.
  3. Prognosen gehen von einer Reduktion der Erzeugungskosten von grünem Wasserstoff bis 2030 um ein Drittel bis zur Hälfte und bis 2050 um rund zwei Drittel gegenüber dem derzeitigen Niveau aus, grüner Wasserstoff wird dann auch günstiger als blauer Wasserstoff sein.

Experten des Beratungsunternehmens Boston Consulting Group sehen in Power-to-X insgesamt eine „unbedingt notwendige Technologie” zum Gelingen der Energiewende, das Marktpotenzial im Jahr 2050 liege bei bis zu einer Billion US-Dollar (rund 840 Milliarden Euro). In den kommenden Jahren werden rund um den Globus enorme Summen in den Ausbau erneuerbarer Energiequellen gesteckt. Wasserstoff hat das Potenzial, die so erzeugte Energie über längere Zeiträume hinweg zu speichern. © Micheile Henderson on Unsplash Österreich nimmt Vorreiterrolle ein In Österreich passiert genau das.

Auch dank der Unterstützung des Klima- und Energiefonds konnte in den vergangenen Jahren eine starke, international beachtete Forschungscommunity aufgebaut werden. Zahlreiche heimische Unternehmen, Forschungsinstitute und Universitäten konzentrieren ihre Forschungs- und Entwicklungsbemühungen seit Langem auf Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologien.

Sie zählen etwa bei der Herstellung von Wasserstofftankstellen und als F&E-Dienstleister in den Bereichen Elektrolyse, Brennstoffzellen und Fahrzeuge zu den führenden Anbietern. Zur Förderung von Forschung und Entwicklung in den Bereichen der Anwendungs-, Netz- und Speichertechnologien von Wasserstoff und erneuerbaren Gasen haben sie die „Wasserstoffinitiative Vorzeigeregion Austria Power & Gas” (kurz „WIVA P&G” ) gegründet, die auch die gleichnamige Vorzeigeregion betreut.

  1. Um die österreichischen Stärkefelder durch Forschungs- und Innovationsprojekte weiter zu forcieren, wurden weiße Flecken identifiziert und in diesen Bereichen gezielt Projekte mit unterschiedlichsten Stoßrichtungen initiiert.
  2. In „FCTRAC” beispielsweise wird ein Brennstoffzellen-Traktor samt Betankungsmöglichkeit entwickelt und auf seine Praxistauglichkeit überprüft.

Im Projekt „HyTruck” wiederum geht es um die Entwicklung eines emissionsfreien Brennstoffzellen-Antriebsstrangs für Nutzfahrzeuge und in „Renewable Gasfield” ist die Errichtung einer Anlage zur Erzeugung von grünem Wasserstoff mittels PEM-Elektrolyse mit anschließender Methanisierung und Einspeisung ins Gasnetz geplant.

Immer öfter drängen hierzulande zudem Innovationen aus der Forschung in die Praxis.2023 soll etwa die Zillertalbahn in Tirol zwischen Jenbach und Mayerhofen als erste Schmalspurbahn der Welt auf Wasserstoff umgestellt werden. EU plant Milliarden-Investitionen Österreich ist mit seinen Wasserstoff-Bemühungen auf europäischer Ebene nicht allein: Auch in anderen Ländern – insbesondere in Deutschland, in Frankreich und in den Niederlanden – wird die Entwicklung vorangetrieben, und auch Brüssel hat die Zeichen der Zeit erkannt: Im Rahmen ihres „Green Deal” hat die Europäische Kommission Strategien für Wasserstoff und für die Integration des Energiesystems vorgelegt.

Bis 2030 ist ein starker, stufenweiser Ausbau der Elektrolysekapazitäten vorgesehen, anschließend soll Wasserstoff weiter an Bedeutung gewinnen und bis 2050 in großem Maßstab in Sektoren eingesetzt werden, in denen Dekarbonisierung schwierig ist. Bis 2030 sollen damit insgesamt 430 Milliarden Euro in den Hochlauf der grünen Zukunftstechnologie investieren werden, der Anteil der öffentlichen Hand beträgt dabei 145 Milliarden Euro. Es gibt viele Einsatzbereiche für Wasserstoff: Große Potenziale sehen Experten mittelfristig vor allem in der Logistik und im Bereich der Schwerlasttransporte. © Nigel Tadyanehondo on Unsplash Wasser – die Kohle der Zukunft Einsatzbereiche für Wasserstoff gibt es viele.

  1. Das Gas könnte mittel- bis langfristig beispielsweise die Kohle in der Stahlerzeugung ersetzen und Anwendungen in Industrie und Gewerbe versorgen, die hohe Temperaturen benötigen.
  2. Große Potenziale gibt es auch im Bereich der Mobilität – nicht im Individualverkehr, der gerade auf Elektromobilität mit Akkutechnologien umgestellt wird, aber etwa im Bereich der Logistik, des Personen-Nah- und Fernverkehrs sowie der Schwerlasttransporte.

Längst laufen auch Versuche, Flugzeuge und Schiffe mit entsprechenden Antrieben zu versehen. Als Energiespeicher kann Wasserstoff eine wesentliche Rolle beim Umbau des Energiesystems auf (teilweise fluktuierende) erneuerbare Energiequellen spielen. So könnte Jules Vernes Version tatsächlich Realität werden: Der Wasserstoff im Wasser würde dann als Brennstoff Verwendung finden und zu einer ganz ungeahnten Quelle der Wärme und des Lichts werden.

Wie viel Wasser benötigt man um 1 Liter Wasserstoff herzustellen?

Um etwa ein Kilogramm Wasserstoff herzustellen, werden mindestens neun Liter Wasser benötigt.

Ist Wasserstoff immer gasförmig?

16. Dezember 2019 Die Wasserstoffspeicherung kann heute grundsätzlich in gasförmigem oder flüssigem Zustand aber auch in chemisch gebundener Form, z.B. mittels Metallhydriden oder Thermal-Öl erfolgen. Wasserstoff ist unter Umgebungsbedingungen gasförmig, stellt das leichteste Element im Periodensystem dar und hat eine sehr geringe volumetrische Energiedichte.

Was braucht man um Wasserstoff zu produzieren?

Reformierungsverfahren: Grauer bzw. blauer Wasserstoff aus Erdgas – Im industriellen Maßstab wird Wasserstoff heute hauptsächlich aus Erdgas, zum Beispiel durch Zugabe von Wasserdampf (Dampfreformierung), erzeugt. Bei dieser chemischen Reaktion entstehen Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid.

Was brauche ich um Wasserstoff zu produzieren?

Grüner Wasserstoff wird mit regenerativen Energien (etwa Wasser- und Windkraft oder Photovoltaik) hergestellt, vorrangig aus Wasser im Elektrolyseverfahren. Dabei spaltet man das Wassermolekül in die beiden Elemente Wasserstoff (H 2 ) und Sauerstoff (O 2 ) auf.

Wie kann Wasserstoff Erdgas ersetzen?

Wie wird Wasserstoff gewonnen? – Derzeit wird Wasserstoff meist mittels Dampfreformierung gewonnen und vor allem in großindustriellen Verfahren eingesetzt. Jedoch dient als Rohstoff für diesen Prozess Erdgas. Zukunftsweisender ist deshalb die Power-to-Gas- oder auch P2G-Technologie.