Author Topic: Wasserstoff / Brennstoffzelle  (Read 3745 times)

hellboy

  • Administrator
  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 1659
    • View Profile
Wasserstoff / Brennstoffzelle
« on: 2015, 12, 10; 00:11:37 »
Für die Speicherung von Energie und auch die Mobilität der Zukunft wird vor allem Wasserstoff die wichtigste Rolle spielen. Moderne Brennstoffzellen haben die Kinderkrankheiten der vorhergehenden Generationen nicht mehr. Die heutigen Wasserstoff-Tanks sind bereits sicherer als Batterien. Moderne Akkus sind im Brandfall viel gefährlicher, sowohl was die Explosivität angeht als auch die freigesetzten Gifte, die es bei Wasserstoff nicht gibt. Gift ist überhaupt der Hauptnachteil von Batterien, von der Erzeugung über mögliche Freisetzung bei unsachgemäßer Handhabung bis hin zur Entsorgung. Ganz abgesehen von der Problematik der Rohstoffe, die oft aus Krisengebieten stammen. Weiters hat sich gezeigt, daß die Batterietechnik bereits ausgereizt ist, und moderne Hochleistungsakkus deshalb immer öfter in Brand geraten. All diese Nachteile gibt es bei Wasserstoff nicht. Elektrolysegeräte sind technisch simpel, kommen ohne giftige Zusätze aus, und der Grundstoff ist Wasser. Die Konzepte die es gibt, Autos auch als Energiespeicher für das Haus zu verwenden, sind mit Brennstoffzellen genauso umsetzbar wie mit Batterien, nur eben ohne Verbrauch teurer Rohstoffe und Anhäufen von Giftmüll.

Die Betankung von Autos die mit Brennstoffzellen angetrieben werden, unterscheidet sich kaum von der mit Flüssiggas, die seit vielen Jahren Routine ist, und deshalb gibt es damit die Probleme mit langen Ladezeiten und geringen Reichweiten der Elektroautos nicht.

Quote from: Arte Future
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Autos, die mit Wasserstoff fahren? Die Brennstoffzelle macht es möglich. Und wie sie funktioniert sehen sie hier!

http://future.arte.tv/de/wie-funktioniert-eine-brennstoffzelle


Quote
MEILENSTEINE DER NATURWISSENSCHAFT UND TECHNIK

William Robert Grove und die Brennstoffzelle

Der Brite William Robert Grove (1811-1896) baut 1839 die erste funktionsfähige Brennstoffzelle. Die Spezialbatterie, die aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugt, erhält zu Groves Lebzeiten wenig Beachtung. Heutzutage gilt sie jedoch als vielversprechende Technologie, um alternative Energiequellen zu erschließen.



Inspiriert wird Grove durch den englischen Physiker Michael Faraday (1791-1867), der Wasser durch Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Geht dies auch rückwärts? Der Chemiker Christian Friedrich Schönbein (1799-1868) macht 1838 eine ermutigende Entdeckung: Taucht man zwei Platindrähte in Schwefelsäure und umspült einen mit Wasserstoff und einen mit Sauerstoff, so fließt Strom.

Grove verbessert den Versuch, bis eine funktionsfähige Apparatur entsteht. Obwohl Grove die Leistung seiner Gasbatterie steigert, verdrängt der Dynamo sie wenig später. Erst der Einsatz in U-Boot und Raumkapsel belebt die abgasfreie Technik wieder. In den 1970er Jahren intensivieren sich die Bemühungen der Forscher, Wasserstoff als alternative Energiequelle zu nutzen. Inzwischen gibt es verschiedene Typen von Brennstoffzellen.

Die Sendung beschreibt Groves Beitrag zur Entwicklung der Brennstoffzelle und erklärt das Prinzip. Daneben wird auch aufgezeigt, welche Rolle die Technologie im 21. Jahrhundert spielen könnte.

http://www.arte.tv/guide/de/051738-032/meilensteine-der-naturwissenschaft-und-technik


Quote
Wasserstoff statt Benzin? - FUTURE - ARTE

Seit langem werden mit Wasserstoff Raketen angetrieben. Sein Vorteil ist, dass er keine Emissionen hinterlässt: weder Schadstoffe noch Treibhausgase – nur Wasser. Deshalb gilt Wasserstoff als saubere Energie par excellence; allerdings schien seine Verwendung als Treibstoff für andere Geräte lange zu teuer. Eine Herausforderung für die Erfinder: Die Innovationswelle der letzten Jahre führte zur Handelseinführung von Wasserstoff-Fahrrädern und Wasserstoff-Autos. In Deutschland und Japan kann man inzwischen Autos mit Wasserstoff-Antrieb fahren. Wird der in unbegrenzter Menge auf der Erde vorhandene Wasserstoff das immer knappere Erdöl verdrängen?

https://m.youtube.com/watch?v=--4J-KuBMTM


Hyundai ix35fc (siehe unten) und
Hyundai Tucson seit Anfang 2015 erhältlich (Tucson nur in Californien, wegen des dichtesten Tankstellennetzes)
http://www.caranddriver.com/reviews/2015-hyundai-tucson-fuel-cell-first-drive-review

Toyota Mirai seit September in Deutschland erhältlich
http://www.autobild.de/artikel/toyota-mirai-fcv-vorstellung-und-preis-5178340.html

Honda Clarity Verkaufsstart in Europa für Ende 2016 angekündigt
http://trc.taboola.com/dennispublishing-autoexpress/log/3/visible

Honda Civic Coupé kommt kurz danach
http://www.hondanews.com/releases/ad77e7cd-24ee-4e55-9e73-d871a624da67

Chevrolet Colorado mal wieder typisch Amis: erstmal einen riesigen Geländewagen für die Armee, seit heuer im Test
http://www.pulseheadlines.com/chevrolet-develops-fuel-cell-pickup-trucks-army/11098/

Tesla und andere US-Firmen sind schon mit Hydrogen-Bussen auf dem Markt
http://news.nationalgeographic.com/energy/2015/03/150312-tesla-for-the-masses-electric-buses-take-off/


Im Vergleich zu

Mercedes-Benz Could Launch Next Fuel-Cell Car In 2017
http://www.greencarreports.com/news/1090889_mercedes-benz-could-launch-next-fuel-cell-car-in-2017
Bisher nur ein Konzept.

BMW hat es aufgegeben (obwohl die vor Jahren fast die einzigen waren, die daran geforscht haben, und hatten auch schon Prototypen), und baut nurnoch designstudien mit Toyota-Innereien.
http://ppr.li/r?trail=contributor%3Dtwitter%3A2229500664&url=http%3A%2F%2Fbmw-suv.com%2F2015-07-08%2F2016-BMW-Hydrogen-Fuel-Cell-Research-Vehicle-TEST-DRIVE%2FT_LL3Thfo_E.html&urlhash=e1a0d3f0
2009 hat man sich aus einer Entwicklungszusammenarbeit zurückgezogen, hat dann 2012 eine Zusammenarbeit mit GM abgelehnt, und mit Toyota eine neue vereinbart. Offenbar hat daran aber nur Toyota geforscht, und BMW hat nix gemacht.

VW kauft in Kanada Patente, während Toyota Patente freigibt, um die Technik schneller zu verbreiten.
http://www.autobild.de/artikel/vw-kauft-brennstoffzellen-patente-5591917.html
Für VW müssen die Gründe andere sein, weil:
Quote from: spon
Auf der Autoshow in Los Angeles hat Toyota soeben das Wasserstoff-Fahrzeug Mirai als erstes Serienmodell mit dieser Technik präsentiert. Damit sie nicht ganz blank dastehen, stellten Audi und VW auf der gleichen Messe jeweils ein Forschungsfahrzeug mit dieser Technik daneben - doch die Produktionswahrscheinlichkeit ist gleich null.
http://www.spiegel.de/auto/aktuell/brennstoffzellen-autos-audi-vw-und-honda-zeigen-prototypen-a-1004632.html


Zum Teil gefunden auf Papier.li E-Mobilität: http://paper.li/zaun_koenig/1301411782?edition_id=43d98920-958f-11e5-9023-002590a5ba2d


Quote
Praxistest Hyundai ix35 Fuel Cell

Die deutsche Autoindustrie will nicht, dass Sie dieses SUV kaufen

VW, Mercedes, BMW - alle forschen an der Brennstoffzellen-Technik herum, aber fürchten die Serienproduktion. Und wer verkauft's schon jetzt? Die Koreaner. FOCUS-Online testet das Antriebskonzept, das zeigt, wie die Zukunft des Autofahrens wirklich aussieht.



Eins vorweg: Wenn die deutschen Autobauer wollten, könnten sie das Wasserstoffauto schon längst verkaufen. Volkswagen und BMW bauen und testen seit Jahren Prototypen, Mercedes testet seine Brennstoffzellen-B-Klasse ebenfalls schon ewig - und verschob trotzdem immer wieder die Serienproduktion.

Stattdessen bauen VW, Audi und Co. unbezahlbare Kleinserien-Autos oder versuchen, Tesla nachzueifern. Dabei würden beispielsweise 1000 Wasserstoff-Tankstellen - mehr als es Erdgas-Tankstellen in Deutschland gibt - nur etwa soviel kosten wie 50 Kilometer Autobahn.

Hyundai schlägt Toyota

Noch bevor Toyota seine Brennstoffzellen-Limousine Mirai nach Deutschland bringt, bietet Hyundai den ix35 Fuel Cell an - für 599 Euro monatlich beziehungsweise 65.450 Euro. Eine Menge Holz - aber im Prinzip auch um ein Vielfaches alltagstauglicher als jedes rein Batterie-betriebenes Elektroauto.

http://www.focus.de/auto/videos/klickdown/praxistest-hyundai-ix35-fuel-cell-die-deutsche-autoindustrie-will-nicht-dass-sie-dieses-suv-kaufen_id_4894756.html

Über die Verstrickungen der deutschen Regierung und den deutschen Automobilkonzernen hat man ja im Zuge des VW-Skandals einiges gehört. Man hat es leider auch überhört oder gleich wieder vergessen. Wenn man sich aber erinnern will, verwundert es nicht im geringsten, daß diese Technologie so ausgebremst wird.


Quote from: quer
Irsching-Irrsinn: Hartz IV für Zombie-Kraftwerke?

Energiewende paradox: e.on will das Gaskraftwerk in Irsching stilllegen - null Megawatt hat Europas modernstes Kraftwerk im vergangenen Jahr für den Strommarkt produziert. Doch weil es als unverzichtbar für die Notfall-Versorgung gilt, kassieren die Betreiber trotzdem seit Jahren Millionensummen. Tatsächlich haben klimafreundliche Gaskraftwerke zurzeit keine Chance gegenüber dreckigen Kohleschleudern, die staatlich subventioniert und flankiert von billigen Verschmutzungsrechten preisgünstigen Strom erzeugen können. Deshalb stehen bundesweit dutzende Gaskraftwerke vor der Schließung, während ein flexiblerer Strommarkt, intelligente Netze und Speichertechnologien auf sich warten lassen.

http://www.br.de/fernsehen/bayerisches-fernsehen/sendungen/quer/150312-quer-themen100.html

Da hat er sich verrechnet, der Seehofer: er dachte mit den Russen sei jetzt Frieden, und er könnte fracken wie ein Ami, aber jetzt ist fracken bei uns verboten weil giftig, und die Russen haben wieder einen Diktator der Krieg spielen will. Jetzt kann er sich seine Gaskraftwerke einrahmen lassen.

Der Sigmar Gabriel verwendet das natürlich als Ausrede, um im Interesse seiner eigenen Klientel weiter auf Kohlekraftwerke zu setzen, weil ja Kohle der einzige fossile Energieträger ist, von dem Deutschland selber zum saufüttern hat.

Generative und regenerative Energieträger werden als nicht grundlastfähig weil nicht speicherbar dargestellt, um diese beiden veralteten Strategien weiterverfolgen zu können. Wie wir in dem Beitrag erfahren wird dem weiter Vorschub geleistet, indem die Energiespeicherung mittels Wasserstoff mehrfach besteuert wird, nämlich bei der Einleitung in den Speicher und bei der Entnahme. So wird die Speicherung in einem Ausmaß besteuert, das sie unwirtschaftlich macht. Ein weiterer Beweis dafür, daß weder die Unionsparteien noch die SPD ein echtes Interesse an einer Energiewende haben.

ahoy
hellboy
« Last Edit: 2017, 02, 26; 16:34:46 by hellboy »
Darwin was wrong.                   i'd rather be morally right
Man is still an ape.                   than politically correct!

Share on Facebook Share on Twitter Share on Google+


hellboy

  • Administrator
  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 1659
    • View Profile
Re: Wasserstoff / Brennstoffzelle
« Reply #1 on: 2016, 08, 05; 23:11:05 »
Quote from: Auto, Motor und Sport
WASSERSTOFF – SPRIT FÜR DIE ZUKUNFT?
Wie wir morgen fahren sollen

Wie fahren wir morgen, in 20 Jahren, am Ende des Öls? Toyota setzt unter anderem auf die Brennstoffzelle und bringt den Mirai. Eine Analyse.


Eines kann man den deutschen Herstellern sicher nicht vorwerfen: dass sie den Trend verschlafen haben. Brennstoffzellenfahrzeuge, die mit Wasserstoff betrieben werden, sind schon seit Jahrzehnten ein Thema. Der zündende Funke jedoch fehlte bislang. So wurde beispielsweise die im Jahr 1999 mit viel Werberummel unter Federführung von BMW eingeweihte Wasserstoff-Tankstelle am Münchner Flughafen, immerhin die erste öffentliche H2-Tankstelle weltweit, still und leise wieder abgeschafft.

Auch Mercedes setzt auf das Thema. Schon 1994 zeigten die Stuttgarter einen mit Technik vollgestopften MB 100-Transporter, der als NECAR das Wasserstoffzeitalter einläuten sollte. Gerade Mercedes erwies sich in Sachen Wasserstoff durchaus hartnäckig, man startete sogar 2011 mit der F-Cell B-Klasse eine immens kostspielige Weltumrundung zu Werbezwecken. Doch auch hier sind kaufbare Autos bislang nicht in Sicht. VW Hy-motion, Audi A2H2, Ford Focus FCV – die Liste der Konzeptfahrzeuge ist lang.

All diese Projekte wurden mehr oder weniger beerdigt, teilweise in Feldversuchen erprobt, aber nie in der Weise verfolgt, die Toyota nun mit dem Mirai beschreitet: es wird in Deutschland ein Brennstoffzellen-Fahrzeug geben, das sich ab Herbst jeder kaufen kann, der das nötige Kleingeld (avisiert sind 78.000 Euro bei Vollausstattung) mitbringt.

Energiewende soll Durchbruch bringen
Die Gründe, warum die Brennstoffzelle ausgerechnet jetzt als alternativer Antrieb durchstarten soll, obwohl es in den vergangenen 20 Jahren nicht funktionierte, bringt Werner Diwald, Sprecher von Performing Energy, dem "Bündnis für Windwasserstoff", auf einen kurzen Nenner: erneuerbare Energien. Seit dem in Deutschland beschlossenen Atomausstieg und der sogenannten Energiewende stehen die Stromversorger vor dem Problem, teils gewaltige Überschussmengen an Strom aus regenerativen Quellen verwalten zu müssen. Bei Starkwind und viel Sonnenschein liefern Windkraft- und Solaranlagen in Deutschland schon jetzt mehr Strom, als die deutschen Verbraucher zusätzlich zur konventionell erzeugten Energie abnehmen können. Im Jahr 2014 waren erneuerbare Energien mit einem Anteil von 157 Terrawattstunden erstmals die wichtigste Säule in der Bruttostromerzeugung, noch vor der Braunkohle (156 TWh, Quelle BMWI).

Speziell Windkraft- und Solarenergie fällt jedoch bekanntlich zyklisch an – nachts scheint keine Sonne, auch an der Küste herrscht bisweilen Flaute. Die Suche nach praktikablen Stromspeichern, um überschüssigen Strom als Energiequelle umwandeln und vorhalten zu können, läuft daher auf Hochtouren. Pumpspeicher-Wasserkraftwerke oder Kavernenspeicher für Druckluftkraftwerke stehen hier beispielsweise in der Diskussion. Diese Lösungen bedingen allerdings entsprechende Investitionen in Baumaßnahmen, die zudem immer schwieriger gegen den Bürgerwillen durchzusetzen sind. Und hier kommt der Wasserstoff ins Spiel.

Über die sogenannte Elektrolyse lässt sich Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen. Gegenüber der Wasserstofferzeugung aus fossilen Brennstoffen rechnet sich die Wasserstofferzeugung eigentlich nicht, zumindest derzeit – aus Erdgas lässt sich der Wasserstoff kostengünstiger produzieren als mittels  Wasserstoffelektrolyse. Doch angesichts immer größerer Probleme, überschüssigen Strom "loszuwerden", sieht die Rechnung plötzlich anders aus:  besonders als Energieabnehmer für alternative Energien wäre die Wasserstoffelektrolyse ein idealer Einsatzzweck.  Der erzeugte Wasserstoff lässt sich unmittelbar als Treibstoff für Brennstoffzellen verwenden oder nach der sogenannten Methanisierung in das reguläre deutsche Erdgasnetz einspeisen. Ein verlockender Gedanke, denn speziell für Erdgas ist die komplette Infrastruktur – Leitungsnetz, Gasspeicher – bereits vorhanden und müsste nicht erst teuer und langwierig aufgebaut werden.

Brennstoffzellen-Autos als Ergänzung
Warum aber den Strom aufwändig in Wasserstoff umwandeln und nicht direkt in Elektro-Autos verwenden? Brennstoffzellen-Befürworter nennen vor allem zwei Gründe hierfür. Als erstes das altbekannte Dilemma Reichweite: während ein Brennstoffzellenauto nach derzeitigem Stand der Technik rund 500 Kilometer mit einer Tankfüllung fahren kann, ist bei den meisten heute verfügbaren Elektromobilen spätestens nach rund 150 Kilometer Schluss. Zu wenig für Überlandfahrten, aber ideal für den Pendler- und Großstadt-Verkehr, weshalb das Elektroauto in diesem Umfeld auch Zukunftspotential hat.

Will man ein Elektroauto mit entsprechender Reichweite ausrüsten, steigt – siehe Tesla – durch die teuren Batterien unweigerlich der Grundpreis auf ein sehr hohes Level. Punkt zwei ist der Tankvorgang an sich: ein Brennstoffzellenauto lässt sich heute an einer Wasserstofftankstelle binnen vier bis fünf Minuten volltanken. Ungeachtet der Batteriekapazität dauert der Ladevorgang bei Elektroautos aus physikalischen Gründen ungleich länger. Salopp gesagt: weil nicht mehr Strom durch das vorgegebene Kabel passt. So liefert ein Tesla-Supercharger, laut Tesla "schnellste Ladestation der Welt", in einer halben Stunde Ladezeit den Strom für rund 270 Kilometer Reichweite. Auch bei deutlich leistungsfähigeren Batterien als sie heute verfügbar sind, wird sich dies nicht wesentlich verkürzen lassen. Was dies bei einer weiten Verbreitung entsprechender Elektroautos bedeutet, lässt sich leicht ausmalen, wenn mehrere E-Mobile an einer Schnell"zapf"säule darauf warten, dass der Vordermann mit dem Laden fertig wird.

Schon heute bietet sich Wasserstoff jedoch nicht nur für den Einsatz im Pkw an: Blockheizkraftwerke mit Brennstoffzellen lassen sich beispielsweise für die Energie- und Wärmeversorgung von Gebäuden einsetzen.

Das Tankstellennetz ist noch dünn
Die Technik ist vorhanden, mehrere Pilotanlagen für das "Power-to-Gas" oder auch kurz P2G genannte Verfahren befinden sich in Betrieb oder kurz vor der Fertigstellung. Für eine flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff als Fahrzeug-Treibstoff sind diese natürlich noch nicht ausreichend, doch ein Anfang scheint gemacht. Gleiches gilt für den Aufbau von Wasserstoff-Tankstellen. Bis Ende 2015 soll das Tankstellennetz in Deutschland von derzeit rund 40 auf 50 Wasserstofftankstellen erweitert werden (eine Liste der weltweit verfügbaren Wasserstofftankstellen finden Sie unter diesem Link). Für eine ausreichende Abdeckung gehen Studien von rund 1.000 notwendigen Tankstellen in Deutschland aus, Toyota selbst rechnet damit, bereits bei einem Netz von rund 500 deutschlandweit strategisch verteilten Tankstellen eine ausreichende Versorgung ohne große Umwege bei der Routenplanung zu gewährleisten.

Um für den Betrieb in Fahrzeugen die nötige Energiedichte zu erreichen, wird flüssiger Wasserstoff (LH2) benötigt. Dessen Hauptproblem ist die enorm niedrige Temperatur: LH2 wird bei einem Druck von maximal 16,5 bar und Temperaturen von bis zu -253 Grad Celsius gelagert. Das bedingt gewisse Logistik-Probleme: Für den Transport zur Tankstelle sind spezielle isolierte Lkw-Tankauflieger notwendig. Die Alternative hierzu ist die Erzeugung von LH2 direkt vor Ort an der Tankstelle, hierzu könnte der gasförmige Wasserstoff per Pipeline angeliefert oder in einer kleineren P2G-Anlage aus regenerativen Energien erzeugt werden, um dann für den Tankvorgang direkt vor Ort komprimiert und verflüssigt zu werden. Diese Lösung betreibt der brandenburgische Stromversorger Enertrag seit 2011 in einem Pilotprojekt.

Die Speichertechnik selbst scheint zumindest Toyota inzwischen im Griff zu haben: die selbst hergestellten Wasserstofftanks aus Kunststoff zeigen laut Toyota keine Diffusionsverluste und können den flüssigen Wasserstoff auch über längere Zeiträume zuverlässig und verlustfrei speichern. Auch die reinen Betriebskosten sind überschaubar: derzeit kostet ein Kilo Wasserstoff rund acht Euro, "umgerechnet" auf Verbrennermotoren entspricht dies momentan den Verbrauchskosten von rund sechs Liter Benzin auf 100 Kilometer.

Das wird allerdings, ist sich auch Wasserstoff-Lobbyist Diwald sicher, kein Preis für die Ewigkeit sein. Sobald entsprechende Mengen Wasserstoff im Straßenverkehr verbraucht werden, wird unweigerlich der Finanzminister beide Hände aufhalten – ein Paradebeispiel hierfür ist das nachträglich als Kraftstoff versteuerte Rapsöl, nachdem immer mehr Dieselfahrer bei Aldi und Co. "getankt" hatten. Bis es soweit kommt, wird allerdings auch Erdöl auf einem Preislevel angelangt sein, der einen Spritpreis deutlich jenseits des heutigen diktieren wird.

Fazit:
Die Notwendigkeit, überschüssigen "Öko"-Strom zu speichern, könnte der Wasserstoff-Mobilität in Deutschland den entscheidenden Anstoß geben, der in den vergangenen Jahrzehnten fehlte. Der Aufbau der erforderlichen Versorgungstechnik  (P2G-Fabriken, Tankstellen) wird nicht innerhalb der nächsten Monate passieren, doch in fünf bis zehn Jahren erwarten Experten einen für reibungslosen Individualverkehr ausreichenden Ausbaustand.

http://www.auto-motor-und-sport.de/news/wasserstoff-sprit-fuer-die-zukunft-wie-wir-morgen-fahren-sollen-9338950.html

Die eine Zwischenüberschrift trifft es nicht ganz: es werden wohl die Elektroautos die nur Batterien haben die Ergänzung sein, ein Nischenprodukt für Leute die nur kurze Strecken fahren. Wie hier zu lesen ist, werden die Brennstoffzellenautos wegen ihrer Langstreckentauglichkeit und der schnellen Betankung die bevorzugte Wahl für den Großteil der Autofahrer sein.

ahoy
hellboy
« Last Edit: 2016, 08, 06; 11:19:19 by hellboy »
Darwin was wrong.                   i'd rather be morally right
Man is still an ape.                   than politically correct!