Wasserstoff, quo vadis?

Alles zum Energiespeicher eines Elektroautos

Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon Jogi » Mo 14. Dez 2015, 22:37

Hallo Forengemeinde.

Ich möchte hier mal eine Diskussion zum Thema Wasserstoff/Brennstoffzelle anstoßen.

Die Fahrzeughersteller sind sich bei der Bewertung der Technologie ganz offensichtlich uneins, so gibt es Anbieter, wie z. B. Hyundai, die die Technologie mit enormen Vorleistungen an den Markt heranführen wollen, und andere, wie z. B. Mercedes-Benz, die sich alle Optionen offenhalten, und dann natürlich Tesla Motors, wo Elon Musk ganz unverblümt über die "Fool Cell" herzieht.

Stand heute sieht's halt noch so aus, daß die Herstellung von Wasserstoff alles andere als ökologisch, und darüber hinaus auch noch unverhältnismäßig teuer ist.
Die Energiebilanz von Wasserstoff gegenüber der direkten Speicherung von Strom in Akkus wird immer zugunsten der Akkus ausfallen, dafür sorgen die Naturgesetze.
Was sich langfristig bei den Kosten tun wird, lässt sich beim besten Willen nicht vorhersagen.
Wenn es irgendwann einmal Energie (zeitweise) für lau gibt, kann sich auch ein Brennstoffzellenfahrzeug (oder ein stationärer H2-Speicher mit Brennstoffzelle) "rechnen".

Lest und denkt mal darüber nach, und tauscht euere Gedanken dazu hier aus (und, wenn ich bitten darf, in dieser Reihenfolge).
Wenn früher alles besser war,
hätte man's ja auch so lassen können.
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Beitragvon Toumal » Mo 14. Dez 2015, 23:37

Selbst wenn wir zuviel Strom haben und der Wirkungsgrad von Elektrolyse egal sein sollte (komisch, bei BEV heisst es immer wir haben ja keinen Strom dafuer, bei H2 ist das dann stets kein Thema mehr), ist noch immer die Komplexitaet von H2, speziell bei Brennstoffzellen ein Problem. Sowohl im Auto als auch bei der Lagerung wird erheblicher Aufwand betrieben.
Und von Problemen wie Metal Embrittlement rede ich hier noch garnicht.

Aber eine frage, wieso ein neuer Thread? Das ganze wurde schon zur Genuege diskutiert, oder bist du auf einen bestimmten Aspekt aus?
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon energieingenieur » Mo 14. Dez 2015, 23:50

Wir haben an meiner Hochschule eine Wasserstoffanlage. Inkl. Elektrolyseur, Brennstoffzelle und Wasserstoffspeicher. Daneben steht noch ein Redox-Flow-Speicher.

Die Anlagen haben eine Dauerbetreuung. Die werden gehegt und gepflegt. Man könnte überspitzt sagen, täglich geht einer rein und streichelt die Rohre - viel besser kann es einer technischen Anlage nicht gehen. Aber wenn man sich ansieht, wie oft sie dennoch außer Betrieb ist und repariert bzw. kalibriert werden muss... Ich kann mir da einen Regelbetrieb in Großserie echt noch nicht vorstellen, wenn sie schon im Labor nicht zuverlässig laufen.
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon stromr » Mo 14. Dez 2015, 23:58

Hallo,

meiner Meinung nach ist die Wasserstoff-Technik noch immer im Forschungsstadium. Es gibt zwar Befürworter, wie Toyota, aber ehrlich gesagt kann ich mir nicht vorstellen, dass die Technik in der nächsten Zeit wirtschaftlich wird - aus den von Dir genannten Gründen der Naturgesetze: Herstellung energieaufwendig und auch Lagerung verlustbehaftet, wobei ich mir für letzteres (stationär) noch eher Lösungen vorstellen kann, aber auch keine günstigen.

Wenn mal Strom so billig wird, dass er es rentabel erscheinen lassen wird, aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen, dann könnte für größere Reichweiten Wasserstoff eine Option sein. Aber auch da ist wieder das Speicherproblem zu nennen. Da muss erst noch was erfunden werden, damit sich Wasserstoff im Auto durchsetzt.

Vielleicht wird daher Methan die Lösung: Leichter zu speichern. Wie es da bei der Herstellung energetisch und auch preislich aussieht, weiß ich aber nicht. Wenns arg günstig wäre, würde man es sicher schon machen.

Die Idee, "zeitweise" kostenlose Energie, z.B. Überproduktion bei hohem Windstromaufkommen, für Wasserstoff nutzbar zu machen, halte ich für unrealistisch. Die dafür notwendigen Anlagen müssten die hohen Ströme in kurzer Zeit aufnehmen können. Das erfordert hohe Leistungskapazitäten. Die würden dann aber nur für die kurzen Zeiten des Windstromüberflusses genutzt werden können und hätten somit keine Gelegenheit, sich zu amortisieren. Dafür müssen andere Lösungen her, z.B. die kurz- bis mittelfristige Zwischenspeicherung. Beispielsweise in Unterwasser-Druckluftbehältern - jetzt nur mal so ins grüne gedacht. Dann könnten sie anschließend mit Kraftwerken relativ niedriger Leistung umgesetzt werden in Strom oder Wasserstoff oder was auch immer. Der Zwischenspeicher macht den Strom aber schon wieder teurer als kostenlos.

Neben obigen Problemen haben Brennstoffzellen auch noch das Problem der Feuchtigkeit, die in unseren Breitengraden im Winder Gefahren birgt. Dafür muss man zuverlässige technische Lösungen entwickeln. Das ist aber sicherlich in den Griff zu bekommen. Macht neben den notwendigen teuren Edelmetallen die Angelegenheit aber auch nicht günstiger.

Viele Grüße
Michael
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon Rolle » Di 15. Dez 2015, 00:01

Wer sich vertieft in die Thematik einlesen möchte, findet hier viele Informationen:

http://www.diebrennstoffzelle.de/index.shtml

In einer wasserstoffbetriebenen Energiewirtschaft steckt mit absoluter Sicherheit ein grosses Potential für die Zukunft, in Kombination mit anderen regenerativen Energiequellen. Das benötigt aber leider noch etwas Zeit und Forschung. Man braucht genügend saubere und preiswerte Energie, effiziente Methoden zur Wasserelektrolyse, Brennstoffzellen mit hohem Wirkungsgrad, die passende Infrastruktur............ cool!

Aber, wie Du gesagt hast, wenn der Verbraucher direkt mit Strom betrieben werden kann, ist die Wasserstoff-Technologie unwirtschaftlich. Ok, man weiss ja nie so genau an was in den Forschungseinrichtungen getüftelt wird. Man würde sich ja gerne positiv überraschen lassen.

Für die E-Mobilität wird es mit Sicherheit schon bald leistungsfähigere, leichtere, billigere und aus technischer Sicht besser passende Antriebsakkus geben. Das, womit wir im Moment noch rumfahren, ist für den Antrieb eins E-Fahrzeug eigentlich sehr schlecht geeignet. Unsere Akkus sind richtige Diven. Habe nicht gern zu kalt, nicht gern zu warm, geben ungern hohe Ströme ab, nehmen ungern hohe Ströme in Empfang, und altern deshalb viel zu schnell.

Ich denke, bis die Wasserstoff-Technologie ausgereift und genügend effizient ist, haben wir schon lange richtig geile Antriebsakkus, die keinen Ruf nach Brennstoffzellen aufkommen lassen.

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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon Barthwo » Di 15. Dez 2015, 00:28

Wasserstoff und Brennstoffzellen sind viel zu kompliziert und zu verschwenderisch mit Energie im Verhältnis zu Batterien, speziell in Bezug auf die Nutzung in Autos. Das macht keinen Sinn und kann und wird sich nicht durchsetzen.

Sinn machen könnte es machen, zu viel erzeugten Strom aus Windkraftanlagen zur Erzeugung von Gas zu verwenden, das dann in das vorhandene Gasnetz eingespeist wird, auch wenn relativ hohe Verluste dabei auftreten. Die Alternative ist, die Windräder bei Überproduktion komplett abzustellen, was volkswirtschaftlicher Unsinn ist.
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon Jogi » Di 15. Dez 2015, 00:29

Rolle hat geschrieben:

Ich denke, bis die Wasserstoff-Technologie ausgereift und genügend effizient ist, haben wir schon lange richtig geile Antriebsakkus, die keinen Ruf nach Brennstoffzellen aufkommen lassen.

So denke ich ja auch, aber angesichts des enormen Forschungs- und Entwicklungsaufwandes, der mancherorts mit richtigem Geld (auch wenn die eine oder andere staatliche Fördermillion dabei ist) getrieben wird, kommen mir hin und wieder Zweifel, ob wir nicht irgendwas übersehen.

Ich meine, die Leute, die über solche Projekte entscheiden, können ja nicht allesamt blöd sein.
Da müssen doch zumindest mittelfristig irgendwelche Erfolgschancen gesehen werden.

Die Interessenlage ist klar, der Konsument soll möglichst aus der Ölabhängigkeit in die Wasserstoffabhängigkeit überführt werden, das Geschäftsmodell ist einfach viel zu attraktiv für die großen Player, als daß man das Feld kampflos den kleinen Eigenproduzenten von Fahr- und anderer Energie überlassen will.
Die Frage ist, ob die Wasserstofftechnik überhaupt jemals gegen die Akkutechnik mitsamt ihrer simplen Energiegewinnung anstinken kann.
Wobei die Energie für die Elektrolyse ja aus den gleichen Quellen kommen kann, aber eben sehr viel mehr davon gebraucht wird.

Methansynthese ist dann die nächste, verlustbehaftete Stufe bei der Einlagerung von Energie über den Wasserstoffweg.
Weitere Polymerisation nicht ausgeschlossen.
Nennt sich dann z. B. Solar Fuel.
Wenn früher alles besser war,
hätte man's ja auch so lassen können.
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon Michael_Ohl » Di 15. Dez 2015, 07:50

Die Brennstoffzelle ist doch 1968 schon zum Mond geflogen. Wenn die Technologie in den letztem 50 Jahren noch nicht ausgereift ist, wieso sollte sie es jetzt plötzlich in wenigen Jahren schaffen erwachsen zu werden?
Die Fortschritte der Akkus in den letzten 20 Jahren geben da weit mehr Anlass zur Hoffnung.

mfg
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon Rolle » Di 15. Dez 2015, 14:30

Neue Technologien werden oft erst vorangetrieben wenn man hofft, damit Geld verdienen zu können. Die Weiterentwicklung der Wasserelektrolyse und ihrer Schlüsselkomponenten muss man im Kontext zur weltweit angestrebten Dekarbonisierung sehen. Das ist ein Vorhaben das in Dekaden gerechnet wird. Alles was dazu beitragen kann, macht prinzipiell Sinn, auch wenn eine Anwendung in industriellem Massstab noch in der Zukunft liegt.

Typisches Beispiel ist der Fusionsreaktor Wendelstein 7-X des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Greifswald, der kürzlich seinen Betrieb aufgenommen hat. Die Kosten für diesen Stellarator liegen bei ca. 1 Milliarde Euro, und der wird niemals Strom produzieren, weil er nur der Grundlagenforschung dient. Selbst die Betreiber sagen, dass ein Fusionsreaktor, der in industriellem Massstab Strom produziert, wohl erst in Jahrzehnten, oder gar erst Ende des Jahrhunderts realisierbar sein wird. Es ist noch nicht einmal sicher, ob sich am Ende das deutsche System "Stellarator" durchsetzen wird, oder das konkurrierende System "Tokamak", das z.B. in England und Frankreich betrieben wird. Trotzdem muss Fusion erforscht werden, denn das ist eine der wichtigsten Schlüsseltechnologien für die Zukunft der Menschheit.

Die Wasserelektrolyse sehe ich auch als wichtigen Bestandteil der angestrebten Dekarbonisierung. Nicht zuletzt deshalb, weil Wasserelektrolyse bestimmt auch in kleineren Anlagen dezentral betrieben werden kann. Fusionsreaktoren werden, wenn sie dereinst mal laufen, immer Grossprojekte sein, die sich nicht jedes Land leisten kann.

Die Fusion wird irgend wann mal vermutlich die Grundlast der Stromerzeugung tragen. Wasserstoff und Brennstoffzellen werden bis dahin und darüber hinaus, bestimmt mithelfen eine saubere Energiewirtschaft zu betreiben. In welchem Umfeld dies wirklich Sinn macht, wird sich zeigen.

Aber, wie hier schon verschiedentlich gesagt, angesichts der optimistischen Aussichten in der Batterieentwicklung, wird sich die Brennstoffzelle im Automobil wohl eher nicht durchsetzen können.
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Re: Wasserstoff, quo vadis?

Beitragvon EVduck » Di 15. Dez 2015, 14:52

Kann mir mal jemand erklären, warum wir immer auf solche irrsinnigen Großprojekte setzen wollen?

Für die s.g. Dekarbonisierung unserer Gesellschaft wird m.E. weder ein Fusionsreaktor (in dessen Erforschung Milliarden versenkt wurde ohne auch nur die Aussicht darauf zu haben, auch nur eine Testanlage in den nächsten 30 Jahren zu betreiben, die auch Stromüberschuss produziert) noch eine Wasserstoff-/Brennstoffzellenwirtschaft benötigt.

Sonne, Wind und Wasserkraft sind regenerative Energien, die wir heute schon einfach in el. Strom umwandeln können, wir haben auch die (bereits funktionierende) Akkutechnologie zu Kurzzeitspeicherung. Also warum in eine elend verlustbehaftete (Brennstoffzelle) oder abhängig machende (Fusion) Technologie investieren, die noch nicht einmal erprobt ist?
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