Auf dem Weg zu einer Wasserstoffwirtschaft

Inhalt

• Energiespeicher
• Brennstoffzellen
• Wasserstoffbetriebene Autos
• Wasserstoffkosten pro Kilometer
• Gebäude mit Strom versorgen
• Sicherheit von Wasserstoff
• Bonus Factoids
• Quellen

Ich habe ein halbes Jahrhundert damit verbracht, für Radio und Print zu schreiben - hauptsächlich für Print. Ich hoffe, dass ich immer noch auf die Tasten tippe, während ich meinen letzten Atemzug mache.

Energiespeicher

Wasserstoff ist ein sehr einfaches Element und das reichlichste im Universum. Es erscheint nicht alleine als Gas auf der Erde; es erscheint immer in Kombination mit anderen Elementen. Wasser ist eine Kombination aus zwei Teilen Wasserstoff und einem Teil Sauerstoff.

Die beiden Elemente können getrennt werden, indem ein elektrischer Strom in einem als Elektrolyse bezeichneten Prozess durch Wasser geleitet wird. Wasserstoff kann auch aus Erdgas, Alkohol und Biomasse entfernt werden.

Natürlich wird in allen Fällen Energie benötigt, um Wasserstoff zu produzieren und zu kleinen Gefäßen zu komprimieren. Wie Der Wächter stellt fest: „… Wasserstoff ist eigentlich eher ein Energieträger oder ein Speichermedium als eine Energiequelle an sich - und die Auswirkungen des Klimawandels hängen vom CO2-Fußabdruck der Energie ab, mit der er erzeugt wird.“

Einige Länder, wie Kanada, verfügen über eine Fülle von Wasserkraft, mit der große Mengen Wasserstoff erzeugt werden könnten. Sie können Ökostrom nutzen, um mehr Ökostrom zu produzieren. Es gibt jedoch Ineffizienzen. Nur etwa die Hälfte der zur Erzeugung von Wasserstoff verwendeten Energie steht tatsächlich für den Antrieb eines Autos zur Verfügung. Der Rest geht als Wärme verloren.

Darüber hinaus ist der Elektrolyseprozess teuer. Laut der Website Wissenschaft"Damit Wasserstoff wettbewerbsfähig wird, müssen Forscher neue, effizientere und kostengünstigere Wege finden, um große Mengen Wasserstoff zu produzieren."

Brennstoffzellen

Welt der erneuerbaren Energien stellt fest: „Wasserstoff ist energiereich, aber ein Motor, der reinen Wasserstoff verbrennt, verursacht fast keine Umweltverschmutzung. Die NASA verwendet seit den 1970er Jahren flüssigen Wasserstoff, um das Space Shuttle und andere Raketen in die Umlaufbahn zu bringen. “

Das Familienauto benötigt diese Art von Strom nicht, und während experimentelle Fahrzeuge Wasserstoff als primäre Energiequelle verwenden, tun sie dies über eine sogenannte Brennstoffzelle.

Das Wasserstoffgas wird komprimiert und in einem Hochdrucktank gespeichert. Hier greift J.D. Power die Beschreibung auf: „… das Gas wird durch einen Brennstoffzellenstapel geleitet, der den reinen Wasserstoff mit Luftsauerstoff mischt, um elektrischen Strom zu erzeugen. Der Strom wird dann verwendet, um einen oder mehrere Elektromotoren anzutreiben, die die Räder antreiben. “

Brennstoffzellen werden häufig mit Batterien verglichen, indem eine chemische Reaktion elektrischen Strom erzeugt. Der Unterschied besteht darin, dass eine Brennstoffzelle niemals ihre Ladung verliert, solange sie mit Wasserstoff versorgt wird.

Das einzige, was aus dem Auspuff kommt, ist Wasser, das sauber genug ist, um es zu trinken. In den Tagen, als das Space Shuttle flog, versorgten Wasserstoffbrennstoffzellen die elektrischen Systeme des Fahrzeugs. Die Besatzung trank das als Nebenprodukt entstehende Wasser.

Wasserstoffbetriebene Autos

In Großbritannien hat Hugo Spowers eines von mehreren experimentellen wasserstoffbetriebenen Autos entwickelt. Sein Rasa-Testwagen hat zwei Sitze und verwendet leichte Materialien. Oliver Franklin-Wallis schreibt (Der Wächter, Januar 2018), dass mit innovativer Technik „… der Rasa das Äquivalent von mehr als 250 Meilen pro Gallone erreichen kann. Mit Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen zu fahren, würde es zu einem Konkurrenten für das nachhaltigste Auto der Welt machen. “

Der japanische Autohersteller Toyota hat bereits ein Modell zur Herstellung von Wasserstoff-Brennstoffzellen auf der Straße. Der Mirai (japanisch für Traum) ist das weltweit erste Wasserstoff-Brennstoffzellenauto in Massenproduktion.

Autofokus berichtet: „Die viertürige Limousine… kann mit einem einzigen Tank etwa 650 Kilometer weit fahren und kann wie ein benzinbetriebenes Fahrzeug in wenigen Minuten betankt werden.“

Damit Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge eine Tankinfrastruktur erreichen können, muss diese gebaut werden. Kleine Schritte werden in diese Richtung gemacht; Kalifornien hat mehr als 100 Wasserstofftankstellen.

Wasserstoffkosten pro Kilometer

Es gibt einige Informationen zu den Vergleichskosten für den Betrieb von Fahrzeugen mit Benzin- und Wasserstoffantrieb. Der Abendstandard Die Zeitung betrieb mehrere Monate lang einen Toyota Mirai und holte dann den Taschenrechner heraus.

Die Gesamtkosten für den Betrieb einer Wasserstoff-Brennstoffzelle Mirai über 430 km betrugen 84,7 USD. Die Kosten für die gleiche Strecke in einem ähnlich großen Benzinauto betrugen 79,60 USD. Das Wasserfahrzeug kostet also rund sieben Prozent mehr als sein Benzin-Gegenstück. Das Wasserstoffauto hat jedoch keine schädlichen Emissionen.

Der Abendstandard Zusammenfassend sagte er: "Wenn man bedenkt, wie früh dieses experimentelle Auto ist, scheint uns das ziemlich gut zu sein."

Gebäude mit Strom versorgen

Die Wasserstofftechnologie kann auch zum Heizen und Kühlen von Gebäuden sowie zur Stromversorgung von Lichtern, Geräten und Computern eingesetzt werden.

Wasserstoff kann wie Erdgas entlang von Pipelines transportiert werden. So kann es mit geringfügigen Änderungen genauso wie Erdgas an Haushaltsöfen geliefert werden. Der Vorteil ist, dass das einzige Nebenprodukt bei der Verbrennung von Wasserstoff Wasser ist, während Erdgas Kohlendioxidmassen abgibt.

Im Jahr 2016 analysierte das Beratungsunternehmen KPMG einen Vorschlag zur Umstellung der Hausheizung in Großbritannien von Erdgas auf Wasserstoff. In seinem Bericht heißt es, dass die Umstellung etwa 90 Milliarden US-Dollar kosten und die durchschnittliche Hausgasrechnung um 300 US-Dollar pro Jahr erhöhen würde. Gleichzeitig würde dies zu einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 70 Prozent führen.

Der Telegraph (September 2017) kommentierte: „Entscheidend ist, dass die Wasserstoffheizung für Energiekunden am wenigsten problematisch ist, da nur sehr wenige Geräte ausgetauscht werden müssen.“

Sicherheit von Wasserstoff

Wasserstoff ist farblos, geruchlos, geschmacklos und ungiftig, kann aber explodieren. Es ist jedoch weniger wahrscheinlich, dass es in Flammen aufgeht als Benzin oder Propan. Es ist leichter als Luft und schwebt so nach oben, wenn es sich auflöst.

Sein Ruf, extrem gefährlich zu sein, beruht zum Teil auf einer Lüge. Im Jahr 1937 wurde das riesige Luftschiff, Hindenburg, ging in Flammen auf, als es in Lakehurst, New Jersey, landete. Zu dieser Zeit glaubte man, dass die Katastrophe, bei der 36 Menschen ums Leben kamen, durch den Wasserstoff verursacht wurde, der dazu diente, ihn in der Luft zu halten und explodierte. In jüngerer Zeit wurde die Beschichtung zur Behandlung der Außenhaut des Luftschiffs beschuldigt. Was auch immer die wahre Geschichte war, die Idee, dass Wasserstoff zu gefährlich sei, um ihn zu verwenden, setzte sich durch.

Siebzig Jahre später hat die moderne Technologie den Umgang mit Wasserstoff viel sicherer gemacht.

Bonus Factoids

Der Welt wird niemals der Wasserstoff ausgehen.

Laut dem Los Alamos National Laboratory macht Wasserstoff schätzungsweise 90 Prozent aller Atome im Universum und drei Viertel seiner Masse aus.

Die Hydrierung ist ein Prozess, bei dem Öle und Fette unter Druck erhitzt werden, damit Wasserstoff zugesetzt werden kann. Es wird von der Lebensmittelindustrie verwendet, um die Haltbarkeit von Dingen wie Erdnussbutter und Margarine zu verlängern. Leider erhöhen hydrierte Lebensmittel den Spiegel an schlechtem Cholesterin (LDL) und senken den Spiegel an gutem Cholesterin (HDL). Die Harvard School of Public Health sagt, dass der Konsum von hydrierten Lebensmitteln jedes Jahr zum Tod von 30.000 Amerikanern beiträgt.

Quellen

• "Wasserstoffenergie." Welt der erneuerbaren Energienundatiert.
• "Wie funktionieren Wasserstoffautos?" Jeff Youngs, J. D. Power,
• 31. Dezember 2011.
• "Es ist ein Kinderspiel: Sind Wasserstoffautos die Zukunft?" Oliver Franklin-Wallis, Der Wächter20. Januar 2018.
• "Was ist die" Wasserstoffwirtschaft "?" Grantham Institute, Imperial College London und Duncan Clark, Der Wächter, 11. Oktober 2012.
• "Toyota geht mit dem ersten massenproduzierten Wasserstoffauto voran." Nicholas Maronese, Autofocus.ca, 20. November 2014.
• "Wasserstoff Vor- und Nachteile." Dennis Hartman, Sciencing.com, 24. April 2017.
• "Wie viel kostet der Betrieb eines Wasserstoffautos?" Tony Middlehurst, Der Abendstandard, 25. Juli 2017.
• "50-Milliarden-Pfund-Plan für Wasserstoffgas-Funken wieder zum Leben erweckt." Jillian Ambrose, Der Telegraph, 2. September 2017.

Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.