Wasserstoff ist ein Sekundärenergieträger und ist als reiner Stoff nicht verfügbar sondern er kommt nur in chemischen Verbindungen vor. Um die Energie des Wasserstoffs nutzen zu können, muss er zunächst mit hohem Energieaufwand aus den Verbindungen herausgelöst werden. Dabei kommen mehrere Technologien zum Einsatz. Derzeit wird der Wasserstoff zum größten Teil noch aus fossilen Energieträgern hergestellt. Hauptsächlich findet die Herstellung durch Dampfreformierung von Erdgas statt, früher wurde durch Vergasen von Kohle Stadtgas hergestellt, welches aus 60% Wasserstoff bestand. Des weiteren entsteht er als Nebenprodukt bei chemischen Prozessen wie bei der Herstellung von Chlor und in der Mineralölindustrie bei der Raffinerierung. Weil jedoch diese konventionellen Methoden mit umweltschädlichen Emissionen verbunden sind, wächst die Bedeutung der Wasserstoffherstellung mittels regenerativer Energiequellen. Die derzeit wirtschaftlichste und effizienteste Methode, Wasserstoff zu erzeugen ist die Vergasung von Biomasse. Durch Verbesserung des Verfahrens lassen sich theoretisch alle kohlenwasserstoffhaltigen Stoffe vergasen. Der einzige Nachteil der Vergasungstechnologie besteht darin, dass neben dem reinen Wasserstoff reines Kohlendioxid entsteht. Der folgende Link beschreibt ausführlich diese Herstellungsform von Wasserstoff und gibt Lösungsansätze, die das Kohlendioxid in aufgebrauchten Erdgas- und Erdölfeldern unter hohem Druck speichern. Auf http://www.bio-wasserstoff.de/h2/ wird eine sehr interessante Variante vorgestellt, wie man mit der heimisch wachsenden Biomasse auf besonders günstige Art und Weise Wasserstoff in ausreichenden Mengen herstellen kann, und das mit völlig unbhängig von teuren Öl-Importen. Elektrolyse: Da die fossilen Primärenergieträger, aus denen Wasserstoff hergestellt werden kann, in absehbarer Zukunft verbraucht sein werden, ist die Wasserelektrolyse unter Verwendung regenerativer Primärenergiequellen das zukunftsträchtigste Verfahren um auf saubersten Weg Wasserstoff herzustellen. Bei der Wasserelektrolyse werden unter Verwendung von elektrischem Strom die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.Speicherung und Transport Mit Wasserstoff lässt sich auf einfachen und umweltfreundlichen Weg elektrische Energie speichern und transportieren. Möglichkeiten der Speicherung
- Hochdruckbehälter
- Metallhydridspeicher
- Tiefsttemperatur-Flüssigspeicher (bei 20K)
- Methanol
- Nanostrukturen
Die Speicherung bringt mehrere Vorteile mit sich. Da die Herstellung zum größten Teil mit regenerativen Energiequellen erfolgen soll, werden die Energieüberschüsse im Sommer seitens des solaren Strahlungsangebotes für die energiearmen Zeiten nutzbar gemacht. Ein weiterer Vorteil liegt in der mobilen Anwendung, worauf unter Verwendung näher eingegangen wird.
Deutschland und alle weiteren Industrieländer haben eine sehr gut ausgebaute Erdgas-Infrastruktur. In absehbarer Zukunft wird anstelle Erdgas Wasserstoff durch die Rohre strömen. Es muss kein zusätzliches Leitungssystem für Wasserstoff erbaut werden. Damit man der steigenden Nachfrage an Wasserstoff gerecht werden kann, müssen Wasserstoff-Fabriken in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung erbaut werden. Küstennahe Wüsten- und Steppengebiete der dritten Welt eignen sich hervorragend für die Errichtung solcher Fabriken. Dadurch werden Verteilungskriege um Ressourcen (siehe Irak) vermieden und den Menschen in den Entwicklungsländern wird eine Perspektive geboten. Der dort unter günstigen Bedingungen hergestellte Wasserstoff kann mittels Pipelines und Tankern, welche mit Wasserstoff angetrieben werden, in der Welt verteilt und verkauft werden.
Die nun zur Verfügung stehende chemische Energie hat ein sehr breites Einsatzfeld. Mit der zunehmenden Urbanisierung und dem weiter fortschreitenden Drang nach individueller Mobilität wird ein auf Wasserstoff basierendes Verkehrsystem unverzichtbar. In der Raketentechnik hat der Treibstoff der Zukunft schon vor vielen Jahren Einzug erhalten und wird sich auch im Verkehrsflugzeug durchsetzen. Die größten Automobilhersteller (MAN, Neoplan, Renault, Peugeot, Toyota, Honda, Nissan, Mazda, Ford, GM, BMW, Volkswagen, Volvo und Daimler Chrysler) haben schon Möglichkeiten in ausgereiften Fahrzeugen aufgezeigt. Nicht nur im Verkehrswesen wird immer mehr Mobilität gefordert, auch mobile Computer und Unterhaltungselektronik verbreiten sich immer mehr und es wird immer mehr Energie im nicht stationären Bereich benötigt. Die Kapazität und Lebensdauer der derzeit verwendeten Akkumulatoren wurden immer weiter verbessert, doch in absehbarer Zeit wird man hier an die Grenzen der Technik stoßen. In der Zukunft wird die benötigte Energie von kleinen Brennstoffzellen bereitgestellt. Die dezentrale Energieversorgung mit Großkraftwerken für Strom und Wärme werden in Zukunft überflüssig. Der mit den vorhandenen Erdgas-Leitungen leicht verfügbare Wasserstoff wird genutzt, um elektrische und thermische Energie dort zu erzeugen, wo sie benötigt wird. Damit werden die teuren und materialintensiven Hochspannungs-Überlandleitungen überflüssig. Wasserstoff-Nutzung mittels:
- Brennstoffzelle
- Verbrennungsmotor
- Gasturbine
- Blockheizkraftwerk
- Brennwertkessel
Verbrennungsmotoren, die Wasserstoff als Treibstoff nutzen, sind mit speziellen Modifikationen dem herkömmlichen 4-Takt-Otto-Benzinmotor gleich. Flüssiger und gasförmiger Wasserstoff ist in einem mit Verbrennugsmotor betriebenen Fahrzeug verwendbar. Gasturbinen für den Betrieb mit Wasserstoff umzurüsten ist prinzipiell möglich. Diese können in Flugzeugen oder in größeren dezentralen Kraftwerken zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Aktivitäten auf dem Gebiet "wasserstoffbetriebene Flugzeuge" gibt es seit Anfang der Achtziger. Tupolev stellte 1988 das erste wasserstoffbetriebene Flugzeug TU154 vor. Um die Entwicklung auf dem Gebiet voranzutreiben, entstand Anfang der Neunziger zwischen Tupolev und Daimler-Crysler Aerospace eine Kooperation namens Cryoplane.
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