Wasserstoff und Brennstoffzelle “zusammen Kraftpaket”

“Sechs Gründe für Wasserstoff”

“Ausgestattet mit diesen sechs Erkenntnissen kann die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie den Antrieb für ein neues, sauberes Energiezeitalter liefern”, endet eine Folge von sechs Pro-Wasserstoff-Grafiken der kanadischen Wasserstoff- und Brennstoffzellenvereinigung (Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association, CHFCA), die der Dienst Visual Capitalist zitiert. Denn Wasserstoff und Brennstoffzellen würden weithin als Lösungen für ein nachhaltiges 21. Jahrhundert angesehen, da sie eine effiziente, saubere und zuverlässige Strom- und Wärmequelle für eine Reihe von Anwendungen bieten könnten, bei denen eine Reihe von Energiequellen genutzt würden.

Dabei seien Wasserstoff- und Brennstoffzellen nicht gleichbedeutend – sie können kombiniert oder getrennt eingesetzt werden. Aber “zusammen sind sie ein Kraftpaket!” Seit mehr als vier Jahrzehnten leiste Kanada nun Pionierarbeit und habe eine branchenführende Position bei fortschrittlichen Wasserstoff- und Brennstoffzellen entwickelt. Dieses Know-how sei von entscheidender Bedeutung, wenn sich die Welt in Richtung Elektrifizierung bewege. Und da die Industrie bestrebt ist, ihre Sektoren zu dekarbonisieren, expandieren die Märkte für Wasserstoff und Brennstoffzellen.

Während fossile Treibstoffe leicht transportierbare, erschwingliche und energiedichte Energieträger für den täglichen Gebrauch böten, entstünden bei deren Verbrennung Schadstoffe, die sich in den Stadtzentren konzentrieren und die Luft- und Lebensqualität der Einwohner verschlechterten. Die Welt suche nach alternativen Wegen, um die Mobilität von Menschen und Gütern mit verschiedenen Energiequellen zu gewährleisten, und Elektrofahrzeuge hätten ein hohes Potenzial, diesen Bedarf zu decken. Aber nicht alle Elektrofahrzeuge produzieren ihren Strom auf die gleiche Art und Weise.

Wasserstoff: Alternative Vision für das E-Auto

Die Welt ist besessen von der Batterietechnologie und von Herstellern wie Tesla, aber es gibt einen alternativen Treibstoff, der Raketenschiffe antreibt und straßentauglich ist. Wasserstoff wird sich zu einem wichtigen Brennstoff im sauberen Energiemix der Zukunft entwickeln.

Einige Wissenschaftler argumentieren, nicht Wasserstoff sei es gewesen, der die berüchtigte Hindenburg in Flammen aufgehen ließ. Schuld daran sei vielmehr die pulverisierte Aluminiumbeschichtung des Zeppelins gewesen, die für sein silbernes Aussehen sorgte. Im Wesentlichen war die chemische Verbindung, mit der die Luftschiffe beschichtet waren, eine grobe Form von Raketentreibstoff.

In Industrie und Wirtschaft wird Wasserstoff seit 50 Jahren sicher verwendet, gespeichert und transportiert, während wasserstoffbetriebene Elektrofahrzeuge mit mehr als 15 Millionen Kilometern Betriebsdauer eine erwiesene Sicherheitsbilanz aufweisen. Tatsächlich hat Wasserstoff mehrere Eigenschaften, die ihn sicherer machen als fossile Brennstoffe:

  • Er ist 14-mal leichter als Luft und verteilt sich schnell.
  • Flammen haben geringe Strahlungswärme
  • Weniger brennbar
  • Ungiftig

Da Wasserstoff das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum ist, kann er fast überall mit vielen Methoden hergestellt werden, unter anderem aus Brennstoffen wie Erdgas, Öl oder Kohle und durch Elektrolyse. Fossile Brennstoffe können mit extremen Temperaturen behandelt werden, um ihre Kohlenwasserstoffbindungen aufzubrechen und Wasserstoff als Nebenprodukt freizusetzen. Bei der letztgenannten Methode wird Wasser mit Hilfe von Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Beide Methoden erzeugen Wasserstoff für die Speicherung und den späteren Verbrauch in einer elektrischen Brennstoffzelle.

Brennstoffzelle oder Batterie?

Batterie- und wasserstoffbetriebene Fahrzeuge haben das gleiche Ziel: die Verringerung der Umweltbelastung durch den Mineralölverbrauch. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Umweltauswirkungen von Fahrzeugen zu messen, von der “Quelle bis zu den Rädern” und von der “Wiege bis zur Bahre”.

  • “Well to wheels” bezieht sich auf die Gesamtemissionen von der Herstellung des Treibstoffs bis zu seiner Verwendung im Alltag.
  • Währenddessen umfasst “von der Wiege bis zurBahre” die Produktion, den Betrieb und die letztendliche Verschrottung des Fahrzeugs.

Einer Studie zufolge zeigen diese beiden Messungen, dass wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen die Treibhausgasemissionen und Luftschadstoffe erheblich reduzieren. Für jeden Kilometer, den ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug fährt, produziert es nur 2,7 Gramm Kohlendioxid, während ein batterieelektrisches Fahrzeug 20 g/km produziert.

Im alltäglichen Gebrauch bieten beide Optionen null Emissionen, einen hohen Wirkungsgrad, einen Elektroantrieb und einen niedrigen Geräuschpegel, aber Wasserstoff bietet gewichtssparende Vorteile, die batteriebetriebene Fahrzeuge nicht haben: In einem Vergleich hatte der Mirai von Toyota eine maximale Reichweite von 500 Kilometern, 41% mehr als das Tesla-Modell 3 mit einer Reichweite von 355 km. Der Mirai kann innerhalb von Minuten aufgetankt werden, während das Modell 3 in 8,5 Stunden für nur 45% Ladung an einer speziell konfigurierten Schnellladestation, die nicht weit verbreitet ist, aufgeladen werden muss. Der Welt fehlt jedoch noch immer die bedeutende Infrastruktur, um diese wasserstoffbetriebene Zukunft zu ermöglichen.

Wasserstoff-Infrastruktur

Die Produktion in großem Maßstab liefert wirtschaftliche Mengen Wasserstoff. Um diesen Maßstab zu erreichen, ist eine umfangreiche Infrastruktur von Pipelines und Tankstellen erforderlich. Um diese jedoch aufzubauen, braucht die Welt globale Koordination und Maßnahmen. Länder auf der ganzen Welt legen die Grundlagen für eine Wasserstoffzukunft. 2017 gründeten CEOs aus der ganzen Welt den Hydrogen Council mit der Aufgabe, die Investitionen in Wasserstoff zu beschleunigen.

Weltweit haben Länder Pläne angekündigt, bis 2025 2.800 Wasserstofftankstellen zu bauen. Deutsche Pipelinebetreiber legten einen Plan vor, bis 2030 ein 1.200 Kilometer langes Netz für den landesweiten Transport von Wasserstoff zu schaffen, das in der Planung das größte der Welt wäre. Die Brennstoffzellentechnologie ist straßentauglich, die Wasserstoffinfrastruktur holt rasch auf. Wasserstoff kann die Energie für ein neues, klares Energiezeitalter liefern.

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