Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen
1 Einleitung: Rettet Wasserstoff das Klima?
2 Energieversorgung von der Steinzeit bis heute
- 2 Energieversorgung von der Steinzeit bis heute
- 2.1 Der Energiebedarf wächst
- 2.2 Heutige Energiequellen
- 2.3 Grenzen der heutigen Energieversorgung
- 2.4 Ausweg Atomenergie?
- 2.5 Das richtige Timing: Speicher und Lastmanagement
- 2.6 Zukunftsszenarien für die Energiewende
- 2.7 Der Beginn der solaren Wasserstoffwirtschaft
- 2.8 Die Nationale Wasserstoffstrategie
3 Wasserstoff und seine Eigenschaften
4 Gewinnung von Wasserstoff
- 4 Gewinnung von Wasserstoff
- 4.1 Zukünftiger Wasserstoffbedarf
- 4.2 Herstellungsprozesse im Überblick
- 4.2.1 Die Elektrolyse: Hoffnungsträger für grünen Wasserstoff
- 4.2.1.1 Die Elektrolyse: Hoffnungsträger für grünen Wasserstoff
- 4.2.2 Reformierung von Kohlenwasserstoffen
- 4.2.2.1 Dampfreformer
- 4.2.2.2 Partielle Oxidation
- 4.2.2.3 Autothermer Reformer
- 4.2.3 Pyrolytische Prozesse auf Basis fester Kohlenwasserstoffe
- 4.2.4 Methanpyrolyse: Ein Traum in türkis
- 4.2.5 Kværner-Verfahren
- 4.2.6 Mikrobiologische Herstellung: Von Natur aus grün
- 4.2.7 Dissoziation: Wasserstoff aus dem Solarturm
- 4.2.8 Methanhydrat: Wasserstoff aus der Tiefsee?
- 4.3 Reinigung
- 4.4 Herstellungskosten
5 Speicherung von Wasserstoff
6 Transporte
7 Tankstellen-Infrastruktur
9 Brennstoffzelle
10 Einsatzgebiete
11 Wasserstoffmotor
12 Wasserstoff für die Industrie
13 Katalytischer Brenner
14 Kosten der Wasserstofftechnologien
15 Fazit und Ausblick
16 Anhang
17 Literatur
Teil 5 | Speicherung von Wasserstoff
Im Zuge der Energiewende liegt die wesentliche Rolle des Wasserstoffs in der Speicherung von Energie. Die Speicherung eines jeden Energieträgers ist insofern problembehaftet, als sich Energie nicht so einfach „einsperren“ lässt. Energie will frei sein und fließt, wann immer möglich, vom höheren zum niedrigeren Level – sei es in Bezug auf die Temperatur, den Druck oder das elektrische Potenzial.
Energiespeicher sind dementsprechend hohen Belastungen ausgesetzt. Sie müssen:
- Energie mit möglichst hoher Dichte speichern, was insbesondere bei gasförmigen Energieträgern mit hohen Ansprüchen an Druck- und Temperaturfestigkeit einhergeht
- äußeren, mechanischen Einwirkungen standhalten
- eine Beförderung mit Erschütterungen und Schwingungen aushalten (bei transportablen Behältern)
Die gängigste Technik zur Speicherung heute gebräuchlicher Energieträger sind drucklose Tanks zur Aufnahme flüssiger Kraftstoffe (z. B. Benzin, Diesel, Öl). Ein ebenfalls seit über hundert Jahren erprobtes Verfahren ist die Speicherung von Gasen in Druckbehältern (z. B. Erdgas, Flüssiggas). Technisch realisierbar, aber deutlich aufwendiger ist die Kryogentechnik, mithilfe derer Medien, die bei Umgebungstemperatur gasförmig sind, bei sehr tiefen Temperaturen in flüssiger Form gespeichert werden können.
Im Fall von Wasserstoff haben viele Wissenschaftler lange nach der besten Alternative gesucht. An einigen Verfahren wird immer noch intensiv geforscht, andere Vorhaben wurden hingegen inzwischen verworfen.
Für den mobilen Einsatz gibt es heute drei denkbare Optionen:
- die Speicherung in Druckbehältern (s. Kap. 5.1)
- die Speicherung in vakuumisolierten Kryogenbehältern (s. Kap. 5.2)
- die Einlagerung in Metallhydriden (s. Kap. 5.3)
Für den stationären Einsatz kommen noch die Einlagerung in Kavernen und die Nutzung der bestehenden Speicher- und Netzinfrastruktur für Erdgas hinzu.