Wasserstoff

Das Element Wasserstoff

Wasserstoff ist auf der Erde in nahezu unbegrenzten Mengen vorhanden, allerdings fast ausschließlich in chemischen Verbindungen (Wasser, Säuren,
Kohlenwasserstoffe und anderen organischen Verbindungen). Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas und mit einem spezifischen Gewicht von
0,0899 g/l gegenüber Luft ein Leichtgewicht. Faustformel: 1 kg Wasserstoff enthält soviel Energie wie 2,8 kg Benzin.
Wasserstoff ist keine Energiequelle sondern ein Energieträger, mit dessen Hilfe man Energie speichern und transportieren kann. Wasserstoff ist
somit eine Sekundärenergie, da zur Herstellung zunächst bei allen Herstellungsarten Primärenergie aufgewendet werden muss. Eine
umweltfreundliche Energieerzeugung mittels Wasserstoff findet erst dann statt, wenn der Wasserstoff mit regenerativen Energiequellen erzeugt
wird.

Erzeugung von Wasserstoff

Die am weitesten entwickelten Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff sind das Reformierungsverfahren und die Wasser-Elektrolyse.

Reformierungsverfahren

Der größte Teil der heutigen Wasserstoffproduktion entsteht als Nebenprodukt in Prozessen der chemischen Industrie und wird dort auch meist
wieder verbraucht. Im industriellen Maßstab wird Wasserstoff zur Zeit hauptsächlich durch Reformierung von Erdgas erzeugt. Aber auch leichte
Kohlenwasserstoffe aus anderen Quellen sind nutzbar, wie z.B. Benzin, Kohle, Methanol oder Biomasse. In den unterschiedlichen
Reformierungsverfahren wird den aus Kohlen-Wasserstoffen-Ketten bestehenden fossilen Energieträgern in mehreren Schritten der Wasserstoff
entzogen. Als Nebenprodukte entstehen u.a. Kohlenmonoxid, Stickoxide und Schwefeldioxid.

Wasser-Elektrolyse

Ein weiterer schon gebräuchlicher Herstellungsprozess ist die Elektrolyse. Bei der Elektrolyse wird Wasser (H2O) mit einer Flüssigkeit versetzt,
die den Ionentransport ermöglicht. Unter Einsatz von Strom wird Wasser in die Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt. Dabei
wird die elektrische in chemische Energie umgewandelt und im Wasserstoff gespeichert. In einer Brennstoffzelle kann das umgekehrte Prinzip
genutzt werden, um die zuvor chemisch im Wasserstoff gespeicherte Energie wieder in elektrische zurückzugewinnen.
Weitere Herstellungsarten stellen die Vergärung von Biomasse, das Kvæner-Verfahren sowie die Erzeugung von Wasserstoff aus Grünalgen dar. Jedoch
befinden sich diese Technologien noch in der Erprobungsphase.

Speicherung von Wasserstoff

Wasserstoff läßt sich als Energieträger relativ leicht transportieren. Wasserstoff kann wie Erdgas zusammengepresst unter hohem Druck oder in
flüssiger Form gespeichert werden. Druckspeicher gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, von zehn Liter fassenden Gasflaschen bis hin zu
Großspeichern mit 100.000 Kubikmetern. Für Brennstoffzellenautos sind Tankdrücke von 700 bar in der Erprobung. Außerdem gibt es noch andere
Speicherungsmöglichkeiten, die sich noch in der Entwicklung befinden. Man unterscheidet grundsätzlich drei unterschiedliche
Speicherungsmöglichkeiten von Wasserstoff: gasförmig in Druckbehältern, flüssig in vakuumisolierten Behältern und als Einlagerung in Metallen
auf molekularer Ebene.

Wasserstoffwirtschaft

Wasserstoff ist ein wichtiges Industrieprodukt. Er ist das Ausgangselement bei der Synthese von Ammoniak, bei der Raffinierung von Mineralöl,
der Synthese von Methanol und bei vielen metallurgischen Fertigungsprozessen. Der energiewirtschaftliche Stellenwert von Wasserstoff nimmt
ebenfalls stetig zu. Derzeit wird der Einsatz des Energieträgers Wasserstoff im Zusammenhang mit Brennstoffzellensystemenin den
unterschiedlichsten Bereichen erprobt. Dazu gehören u.a. die Automobil- und Schiffsindustrie, portable Stromversorgung für Elektrogeräte und
Camping sowie die Anwendung in Kleinkraftwerken.

Der Vorteil des Wasserstoffs als Energieträger liegt in seiner Speicherbarkeit und Transportfähigkeit, obwohl für eine funktionierende
Wasserstoffwirtschaft noch einige Probleme zu lösen sind. So entsteht bei der Herstellung des Wasserstoffs aus fossilen Energieträgern
Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid, also einTreibhausgas. Probleme für eine Markteinführung stellen u.a. die kurze Lebensdauer, die flächendeckende
Versorgung (z.B. Wasserstofftankstellen), Emissionen bei der Herstellung, das Gewicht einiger Speichermedien und die noch relativ hohen Kosten
dar. Bei stationären Brennstoffzellen steht mit Erdgas ein Energieträger zur Verfügung, der fast in jedes Haus reicht. Für die mobile Nutzung
der Brennstoffzelle ist die Versorgung noch ein entscheidener Aspekt. Bisher existiert z.B. noch kein Wasserstoff-Tankstellennetz in
Deutschland. Ohne diese Wasserstofftankstellen wird sich die Technologie im Automobilbereich nur schwer durchsetzen können (weitere Infos zu
alternativen Treibstoffen ->Biodiesel, reines Pflanzöl, Erdgas und Autogas). Ebenso wird es voraussichtlich kein flächendeckendes
Tankstellennetz geben, solange es nicht serienreife Brennstoffzellenautos gibt.

Nach unserem Besuch im Wasserstoffzentrum in Herten, ist Wasserstoff mit an Wahrscheinlichkeit grenzender Sicherheit ein viel besseres und
sauberes Energie Speicher Medium als Blei-Gel Batterien oder Lithium Ionen Batterien, denn Wasserstoff lässt sich unendlich lange speichern, und bei der Verbrennung
entsteht als Abgas nur Wasser, Toll !!!
Der Nachteil, ist, dass der finanzielle Aufwand für kleine Photovoltaikanlagen zu kostenintensiv ist, und erst ab einer Größe von min. 150 Kwp interressant wird. ( z.B. im Agrarsektor – Gewinnung von Wärme und Strom + Selbstnutzung von Fahrzeugen, Traktoren, Mähdreschern und vielem mehr )

Besuchen Sie das Wasserstoff Forschungszentrum in Herten

Dr.-Ing. Michael Weber
Netzwerk- und Projektentwickler
h2-netzwerk-ruhr e.V.
Doncaster Platz 5-7
45699 Herten
Tel.: +49 211 866 42 245
Mobil.: +49 178 7303023
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