WASSERSTOFF als Alternative zum Elektroauto?

WASSERSTOFF als Alternative zum Elektroauto?

20. Juni 2019 0 Von emotiondotlive

Wasserstoff – nun will also wirklich ein Exbundeskanzler diesem Stoff mehr abgewinnen als es die Fachleute für sinnvoll erachten.

Sebastian Kurz sagte im Ö1 Journal, er wolle Klimaschutz zu Chefsache machen. Österreich soll bis 2045 klimaneutral sein. Andererseits möchte er eine Ökosteuerreform im Falle eines Wahlsieges komplett ablehnen.

Um zu verdeutlichen, wie emotional rationale Themen diskutiert werden können, anbei die aktuelle Diskussion auf Facebook.

Hier sind langjährige Experten im Elektromobilbereich im direkten Kontakt zu den entsprechen Befürwortern aus der Politik.

So widerspricht z.B. Herr Stefan Kopeinig, Geschäftsführer der Charge and Go Solutions den selbsternannten Wasserstoffexperten und Industrieförderen vehement . Sachliche Kompetenz im Widerspruch zu Populismus!

Österreich als Wasserstoffnation – mit flächendeckenden Wasserstofftankstellen. Interessante Idee, nur für welche Fahrzeuge?

Die OMV sowie der Verbund als überregionale Partner sollen federführend sein.

Anscheinend ist Herrn Kurz nicht bewusst, dass sämtliche Automobilhersteller weltweit auf BEVs, also rein elektrisch betriebene Fahrzeuge setzt. Also wozu sollten wir nun Wasserstoff aus Erdgas erzeugen müssen?

Wasserstoffahrzeuge, Brennstoffzellen – das liest sich toll!

Die Hersteller und die Zulieferer sind bereits einen großen Schritt weiter als es Herr Kurz im kleinen Österreich je sein wird.

Wir hören immer wieder in persönlichen Gesprächen, dass der Wasserstoff dem reinen Elektrofahrzeug überlegen sein soll. Oder dass ein aktueller Diesel wesentlich klimafreundlicher als ein Elektrofahrzeug sein soll. Oder gar E- Fuels, gewonnen aus Strom.

Natürlich liest sich das gut. Ist es aber nicht! EIne sehr gut verständliche Grafik von Bluewin aus der Schweiz verdeutlicht auf simple Weise den direkten Vergleich:

Quelle: bluwin- CH

Und natürlich können Wasserstofffahrzeuge einigermaßen klimafreundlich sein, sofern der Wasserstoff auch aus nachhaltiger Energie ergestellt werden würde. Dies ist aber derzeit nicht so. Abgesehen von den vielen Verarbeitungsprozessen ist es im persönlichen Individualverkehr nicht wirtschaftlich interessant.

Die Erzeugung von Wasserstoff aus Erdgas ist ein Standardverfahren der Großchemie und wird seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt, um die chemische Industrie und Raffinerien mit Wasserstoff zu versorgen. Neben der Elektrolyse ist die Reformierung das wichtigste Verfahren zur Wasserstofferzeugung. Jährlich werden weltweit über 500 Mrd. Norm-Kubikmeter (Nm3 ) Wasserstoff durch Reformierung und ca. 15 Mrd. Nm3 durch Elektrolyse erzeugt. Ein Großteil dieser Menge wird direkt in der chemischen und petrochemischen Industrie verwendet. Kleinere Verbraucher konnten bislang mit Flaschen bündeln oder über Wasserstoffleitungen beliefert werden. Mit dem steigenden Interesse an Brennstoffzellen zur Energieumwandlung wird auch der Bedarf an einer dezentralen Wasserstoffversorgung steigen. Sie kann mittels Speicher/Pipeline oder dezentraler Erzeugung in kleinen Reformeranlagen gewährleistet werden. Grundlagen der Reformierung Mit Reformierung bezeichnet man die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und Alkoholen in Wasserstoff. Als Nebenprodukt fallen dabei Wasserdampf, Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) an. Wird Luft als Oxidationsmittel eingesetzt, findet sich zusätzlich auch noch Stickstoff im Produktgas des Reformers. Die Reformierreaktion selbst besteht aus vielen Einzelschritten, die – vor allem bei höheren Kohlenwasserstoffen – nur zu einem geringen Teil verstanden sind. Die Reaktionen lassen sich durch Katalysatoren beschleunigen. Neben hohen Temperaturen von 700 bis 900°C und einem Katalysator ist noch ein Oxidationsmittel, z. B. Wasserdampf oder Sauerstoff (Luft) erforderlich. Abhängig vom Oxidationsmittel lassen sich drei Reformierverfahren unterscheiden zwischen einer Dampfreformierung: wird reiner Wasserdampf verwendet, spricht man von Dampfreformierung. Diese Reformierung ist endotherm, d. h. es muß von außen Wärme zugeführt werden, damit die Reaktion abläuft.

Alternative gibt es die Partielle Oxidation (POX): Verwendet man Sauerstoff (oder Luft) zur Reformierung, spricht man von partieller Oxidation, welche exotherm ist, d.h. Wärme freisetzt.

In der Reformierung mit einer Mischung von Luft und Wasserdampf: Schließlich kann die Reformierung auch mit einer Mischung von Luft und Wasserdampf durchgeführt werden, wobei das Verhältnis von Luft und Wasser meist so eingestellt wird, daß keine Wärmezufuhr oder -abfuhr nötig ist (autotherme Reformierung). Ganz allgemein lassen sich die chemischen Reaktionen, die bei der Reformierung eines Kohlenwasserstoffs ablaufen, schreiben als: CxHy + O –> CO/CO2 + H2/H2O Bei der Reformierung konkurrieren also die C- und die H-Atome um eine Verbindung mit Sauerstoff. Der Sauerstoff kann in verschiedener Form eingesetzt werden, wie z. B. als O2 oder auch H2O. Jedoch soll möglichst wenig Wasserstoff zu Wasser oxidieren, um eine hohe Wasserstoffausbeute zu erreichen. Dazu werden geeignete Katalysatoren eingesetzt. Das Produktgas nach dem Reformierreaktor enthält noch sehr viel CO, das in einem nachfolgenden Reaktor bei Temperaturen zwischen 250 und 400°C mit Wasserdampf zu CO2 oxidiert wird (so genannte Shift-Reaktion). Angenehmer Nebeneffekt dieser Reaktion ist die Bildung von Wasserstoff, gemäß der Gleichung: H2O + CO –> H2 + CO2

Die wesentlichen Zwei Arten von Reformern sind

Dampfreformer benötigen eine externe Wärmequelle, erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 80 Prozent und haben auch bei industriellen Anlagen den größten Anteil an der Herstellung von Wasserstoff. 

Eine Sonderform ist der autotherme Reformer. Er kombiniert die Dampfreformierung mit einer partiellen Oxidation und kann die benötigte Reaktionswärme selbst bereitstellen. Die besonders genaue Regelung des Reaktionsprozesses sorgt dabei zu einer höheren energetischen Ausbeute und einer hohen Dynamik. Der Prozess führt zur Bildung von mehr Stickstoff-Oxiden und ist daher mit einer aufwendigeren Reinigung verbunden.

Brian McManus vom YouTube-Kanal «Real Engineering» hat einige Nachteile von Brennstoffzellenfahrzeugen aufgezählt. Vor allem die schlechte Energieeffizienz vom Einsatz von Wasserstoff in Autos stört ihn:

Die Idee, dass eine Brennstoffzelle mit Wasserstoff und Sauerstoff Energie zum Betreiben eines Elektromotors generiert, existiert bereits seit vielen Jahrzehnten.

Wasserstoff kann zudem leicht und relativ sicher gelagert werden- zumindest denken das die Befürworter.

Wasserstoff wir erzeugt durch Elektrolyse aus der Spaltung von Wasser zu Wasserstoff sowie Sauerstoff. Letztendlich kommt aus dem Auspuff Wasser als Endprodukt heraus.

Bei der Schaffung von Wasserstoff nutzen die Industrieunternehmen wie ÖMW oder Verbund als Ausgangsprodukt Erdgas. Erdgas als Teil der fossilen Energieträger. Erdgas wird heute omnipräsent für einen wirtschaftlich interessanten und sauberen Energieträger gehalten. Dass dieser aber zumeist aus dem Herausbrechen aus Gesteinsmassen- dem sogenannten Fracking – erzeugt wird – ist zumeist unbekannt oder wird bewusst verschwiegen. In den Vereinigten Staaten von Amerika ist diese Art der Erdgasgewinnung federführend. Gleichzeitig wird dies ebenso in Niederösterreich betrieben.

Gewinnen wir Wasserstoff auds regenerativen Energiequellen, wie beispielsweise aus Ökostrom, gehen dennoch alleine 30% des Wirkungsgrades in der Produktion verloren. Zudem sind die Anlagen für diese Verfahren an zwei Händen in Europa abzuzählen.

Quelle: VCÖ 2018

Wasserstoff kann derzeit also nur als unbegriffener Klimazerstörer benannt werden. In einem Gasreformierungsprozess wird zum Wasserstoff zusägtzlich Kohlenstoffmonoxid (CO) erzeugt, dieser wird in der Atmosphäre in einem Oxidationsverfahren automatisch zu Kohlenstoffdioxyd (CO2).

Wasserstoff ist in seiner chemischen Zusammensetzung sehr flüchtig. Als leichtestes aller Elemente kann in einem Ionengitter eines normales Stahltanks nicht gehalten werden. Daher werden weitere technische Raffinessen zum Transport sowie der Lagerung fällig.

Alle Tanks für Wasserstoff bestehen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen. Da dieser Tank allerhöchsten Sicherheitsvorkehrungen Genüge tun muss, wiegt ein Wasserstofftank um ein 25fachiges mehr als sein Inhalt.

Um einen Transport von Wasserstoff möglich zu machen, wird Wasserstoff verdichtet oder verflüssigt. Die dazu notwendige Energie gehen noch einmal bis zu 15% der Primärenergie verloren.

Im Fahrbetrieb gibt die Brennstoffzelle weitere 20 % ihrer erzeugten Energie als Abwärme ab. Insgesamt gehen somit bis zu 65 % der gewollten Energie schlichtweg verloren.

Im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor wäre Wasserstoff rein energietechnisch dennoch eine tolle Alternative- den Vergleich zum rein elektrisch betriebenen Fahrzeug kann ein Wasserstofffahrzeug aber nicht gewinnen. Weder in der Energie“sauberkeit“, in der Energiedichte, in der Effizienz und vor Allem nicht in der Sicherheit.

Seriöse Berechnungen ergeben mittlerweile, dass allein die Herstellung von Wasserstoff mehr an Energieaufwand benötigt als der Betrieb der Elektrofahrzeuge.

Wasserstoff wird mit bis zu 720 Bar verdichtet und druckbetankt. Der Vorgang des Betankens eines Wasserstofffahrzeuges dauert daher bis zu 15 Minuten. Mit den Kosten einer einzigen Wasserstofftankstelle in Höhe von ca. 2 Millionen Euro wären unüberschaubare Kosten zu erwarten. Diese Tankstelle hat maximal Wasserstoff für bis zu 50 Fahrzeuge – einen Vorteil kann ich hier beim Besten Willen nicht erkennen.

Im Gegensatz dazu können wir heute an Schnellladestationen, in welche derzeit auch wirklich sehr stark investiert wird, bis zu zwanzig Fahrzeuge gleichzeitig laden. Ohne dass ein Stromnetz zusammenfällt. Spitzenlasten werden mit Pufferspeichern abgefangen. Rechnen wir die zusätzlichen Gratisladestationen an den Einkaufsknotenpunkten, in den Hotelanlagen sowie an den Arbeitsplätzen mit ein: wir benötigen nur maximal 10 Sekunden zum Laden. Einstecken, Einkaufen, Ausstecken.

Mit einem Kilogramm Wasserstoff kommt ein Fahrzeug ca. 100 Kilometer weit. Für derzeit umgerechnet ca. € 10,–.

Mit diesem monetären Aufwand fährt ein BEV bereits 400 Kilometer weit.

Von den Wartungs- und Unterhaltungskosten einmal ganz abgesehen: Tankanlagen, sicherheitsrelevante Elemente etc. sind um ein Vielfache teurer als beim reinen BEV. (Zusätzlich zur Umsorge einer sehr empfindlichen Brennstoffzelle, welche nicht in jeder Stadt überleben würde).

Abschließend sei geschrieben, dass E – Fuels, gewonnen aus Wasserstoffen die siebenfache Strommenge als Elektrofahrzeuge benötigen.

Wasserstofffahrzeuge sind derzeit nur zu einem Zweck populistisch in Verwendung: zum Weiterführen der derzeitigen Verbrennungsmotoren und dem weiteren Belügen von Dieselfahrern.

Gerrit Thell beim Betanken des Fuels Cell von Hyundai

Es geht derzeit und in Zukunft kein Weg an einem Elektrofahrzeug vorbei – ob dies den Skeptikern nun passt oder auch nicht.

Wer die Diskussionen dazu gerne einmal LIVE verfolgen möchte, sollte sich auf Facebook die Historie hier ansehen!

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