Mobilität durch Wasserstoff

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  • Gleich vorweg, das Thema ist sehr komplex und ich strebe in diesem Beitrag danach, die Zusammenhänge mit der Brennstoffzelle in einfacher Weise zu beschreiben. Der Beitrag behandelt nur die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle.


    Für viele Personen, welche sich nicht genauer mit der Materie befassen, ist das Wasserstoffauto das Fahrzeug der Zukunft. Hauptargumentation dafür ist meist die größere Reichweite, das schnelle Tanken und es „kommt ja nur Wasser hinten raus“. Bei den Reichweiten ist mit der neuen Generation von Elektrofahrzeugen der Vorteil praktisch weg, das schnelle Tanken ist aber nach wie vor ein Vorteil. Die Ladezeiten werden zwar auch immer schneller, aber in den nächsten Jahren ist keine 5-Minuten Ladung in Sicht. Eine kleine Ausnahme ist der kommende Porsche Taycan, der als erstes Elektroauto die 800V Technik nutzen wird und dadurch in etwa 15 Minuten auf 80% laden wird. Aber wann solche Ladezeiten für die Masse an E-Autos Standard sein wird, steht in den Sternen.


    Um Wasserstoff zu produzieren, gibt es viele Verfahren. Ich möchte nur die Wichtigsten vorstellen:

    Dampfreformierung

    Etwa 90% des Wasserstoffs werden mit dieser Methode hergestellt. Meist werden fossile Energieträger wie Erdgas oder langkettige Kohlenwasserstoffe aus Erdöl (Mittelbenzinfraktion) verwendet. Werden fossiler Energieträger verwendet, wird dabei aber genau wie bei deren Verbrennung Kohlendioxyd (CO2) freigesetzt. Verwendet man Biomasse, kann die Klimabilanz verbessert werden, da nur CO2 freigesetzt wird, welches zuvor während der Wachstumsphase von den Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen wurde. Am häufigsten ist die Dampfreformierung durch Erdgas, sie hat etwa einen Wirkungsgrad von 60 -70%.

    Elektrolyse von Wasser

    Der große Vorteil dieser Methode (oft auch als Power-to-Gas bezeichnet) ist, dass kein CO2 freigesetzt wird. Dies gilt aber nur dann, wenn der verwendete Strom nicht durch fossile Energieträger erzeugt wurde. Um wirklich frei von CO2 zu bleiben, dürfen nur regenerative Energien wie Photovoltaik, Wind- oder Wasserkraft verwendet werden. Diese Methode ist im Moment noch sehr selten zu finden, sie wird aber in Zukunft große Bedeutung erlangen. Lagen die Wirkungsgrade vor einigen Jahren noch bei etwa 40%, werden nun schon Wirkungsgrade zwischen 70 und 80% erzielt.

    Lagerung und Transport des Wasserstoffs

    Leider sind die Wasserstoffmoleküle sehr klein, dies bedeutet, sie kommen wirklich fast überall durch. Durch diese Eigenschaft ergibt sich ein erhöhter Aufwand bei der Lagerung und dem Transport. Für die Lagerung gibt es prinzipiell 2 Methoden: Die Druckwasserstoffspeicherung und die Flüssigwasserstoffspeicherung.


    Druckwasserstoffspeicherung


    Die Probleme bei der Druckspeicherung gelten heute als gelöst, durch den Einsatz neuer Materialien konnte der Druck in den Tanks mittlerweile von 200 bis 350bar um das Jahr 2000 auf nun 700 bis 800bar erhöht werden. Auch der Schwund durch Diffusion konnte stark vermindert werden. Ein Wasserstoff-Tanksystem wiegt mittlerweile nur noch etwa 125kg. Es werden allerdings 12% der vorhandenen Energie für deren Druckspeicherung benötigt.

    Flüssigwasserstoffspeicherung

    Eine weitere Möglichkeit der Lagerung des Wasserstoffs ist die Verflüssigung. Diese erfolgt bei −252,8 °C. Je nach Methode und Menge werden allerding etwa um die 20% des Energieinhalts des Wasserstoffs dafür benötigt. Es bestehen dann keine großen Ansprüche an die Drucktauglichkeit, allerdings ist ein großer Aufwand zur Wärmedämmung des Tanks und der Leitungen notwendig. Vorteilhaft für die Lagerung in flüssiger Form ist auch die um den Faktor 800 höhere Dichte gegenüber gasförmigem Wasserstoff bei Normaldruck. Trotz der flüssigen Form benötigt der Wasserstoff aber immer noch sehr viel Platz. In einen 20-Liter-Kübel passen nur 1,42kg Flüssigwasserstoff.

    Transport des Wasserstoffs

    Der Transport des Wasserstoffs ist sehr aufwendig und teuer. Daher ist es sinnvoll, Wasserstofftankstellen an jenen Orten zu errichten, wo er produziert wird. In Zukunft könnte ein Pipelinenetz für Wasserstoff entstehen oder der Wasserstoff wird über die normalen Erdgasleitungen transportiert indem er dem Erdgas erst beigemischt und danach mit einem speziellen Verfahren wieder heraus gefiltert wird: Link. Ob und wie ein großflächiges Netz an Wasserstofftankstellen entsteht und wie diese dann versorgt werden, wird die Zukunft weisen.

    Wirkungsgrad und Zukunft des Wasserstoffantriebs

    Einer der größten Nachteile des Wasserstofffahrzeugs ist sein schlechter Wirkungsgrad gegenüber einem rein batterieelektrischen Fahrzeug. Geht man bei beiden Antrieben von einer Stromproduktion aus regenerativen Quellen aus, ist das rein batterieelektrische Fahrzeug etwa um den Faktor 3 effizienter. Für 100km Reichweite benötigt ein BEV (Battery Electric Vehicle) etwa 20kWh, ein FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) etwa 60kWh. Ein weiterer Nachteil ist die höhere Wartungsintensität gegenüber einem BEV.


    Trotzdem könnte der Antrieb vor allem im Schwerverkehr, bei Schiffen, nicht elektrifizierten Eisenbahnstrecken u.v.m. in Zukunft interessant sein, wenn man den Wasserstoff in Phasen der Überproduktion mit der Energie der erneuerbaren Energielieferanten herstellt. Besser Windräder welche Wasserstoff produzieren, als stillstehende Windräder. Oder tagsüber beleuchtete Stadtautobahnen wegen Photovoltaik Überproduktion.

    Bildquellen aus Wikipedia.org:
    Bild 1: Christoph Lingg / Bild 2: Sven / Bild 3: NASA / Bild 4: 
    Aktron / Wikimedia Commons


  • Wasserstoff ist sinnvoll wenn große Mengen Energie über Strecken benötigt werden. Sinnvoll ist der Luftverkehr. Akkus oder Treibstoff sind schwerer als Wasserstoff.


    Wasser als Abgas ist durchaus eine gute Lösung, im Winter aber sehe ich da erhebliche Gefahren wenn da Autos Wasser auf der Straße verlieren und sich kleine Eisflächen bilden ...


    Wasserstoff bei 700 Bar gibt es bei -40 Grad an der Tankstelle. Auch hier ist der Aufwand für Druckerzeugung und Kühlung nicht zu vernachlässigen.

  • Wasserstoff ist sinnvoll wenn große Mengen Energie über Strecken benötigt werden. Sinnvoll ist der Luftverkehr. Akkus oder Treibstoff sind schwerer als Wasserstoff.


    Wasser als Abgas ist durchaus eine gute Lösung, im Winter aber sehe ich da erhebliche Gefahren wenn da Autos Wasser auf der Straße verlieren und sich kleine Eisflächen bilden ...


    Wasserstoff bei 700 Bar gibt es bei -40 Grad an der Tankstelle. Auch hier ist der Aufwand für Druckerzeugung und Kühlung nicht zu vernachlässigen.

    Das mit dem Wasser im Winter hab ich mir auch schon überlegt. Wenn viele Wasserstofffahrzeuge unterwegs wären, würden da wohl ziemliche Wassermengen zusammenkommen oder?

  • das stell dir mal vor wenn es bergauf geht ... die Autos vor dir tropfen Wasser auf die Straße das dann gefriert. Und der eine der da noch den Wassertank leer machen möchte spuckt 5-6 Liter raus. So habe ich es bei meiner Testfahrt mit dem Mirai erlebt. Das macht dann beim Anfahren am Berg keinen Spaß mehr. Aber die Technik hat ja noch viel Raum zum wachsen.

  • Ich habe jetzt auch gelesen, dass selbst das Tanken unter Umständen sehr lange dauern kann. Es gibt wohl oft einen Zwischentank, von dem man dann sein Auto betankt. Wenn vor einem ein paar diesen schon recht leer gemacht haben, kann es auch gut und gerne 10-20 Minuten dauern bis man voll ist. Wenn er die 700 oder 800bar Druck nur noch schwer schafft und immer langsamer wird, hören manche sogar vorzeitig zum tanken auf. Das wäre ja dann schon fast wie an der Schnellladesäule... Weis da jemand etwas genaueres oder hat sogar Erfahrung damit?

  • Falsche Infos. Es geht bei ca. 230 bar los und der Druck wird dann für jede Tankladung aufgebaut. 1 Minute pro Kilo ist der übliche Wert. Warum sollte er es schwer schaffen einen Druck aufzubauen? Halbherzige Aussagen von Unwissenden. Aber wie überall wird irgendwas in die Welt gesagt und das gläubig aufgesaugt.


    Bist du so ein Auto gefahren? Hast du getankt? Dann rede mit. Wissende haben Erfahrungen. Ich bin den Mirai 2 Tage gefahren und habe getankt.


    Ich hasse diese halbseidenen Aussagen zu Wasserstoff, Elektro und sonstwas. Ich habe gelesen oder gehört ... hast du Belege geprüft? Wenn nicht sei ruhig, wenn ja dann lass uns daran teilhaben. Wer so ein Auto gefahren ist und betankt hat können mitreden. Bitte alle die das nicht erlebt haben nicht zu spekulieren.

  • Eine unbenutzte Wasserstoff Tankstelle verbraucht laufend Strom in nicht geringer Menge, um den Druck aufrecht zu erhalten und für die Kühlung. Wenn man daneben steht hört man das. Auch können Wasserstoff Tankstellen, die übrigens sehr teuer (>1Mio €) und wartungsintensiv sind, nur ein Auto zur Zeit bedienen und machen danach eine Pause, bis sie das nächste Auto ran lassen. Warum?


    Michael Bitte bleib sachlich und entkräfte auch die Aussagen, wenn es besser weißt, aber du gehst nicht auf alles ein. Du hast ein Wasserstoff-Auto 2 Tage!! gefahren und glaubst nun andere ruhig stellen zu müssen^^ Welche Belege hast du denn geprüft?


    Und warum sollten Autos, die

    - doppelte Technik an Board haben (Akku + Elektromotor + Brennstoffzelle + Tanks), einen kleineren Kofferraum

    - ein Fahrverhalten haben, wie ein Verbrenner, also erst Nachdenken, bis sie Leistung bringen,

    - sehr teuer sind wegen der doppelten Technik und

    - dann auch noch bei Verbrauchskosten (Gaspreis ca. 11€/100km), Werkstatt- und Wartungskosten kräftig zu langen

    besser sein als ein reines Elektroauto, das auch noch viel effizienter fährt ?

  • Hey Peety,


    ja ich bin 2 Tage solch in Auto gefahren. Noch jemand? Hat noch jemand getankt? Damit habe ich sicherlich mehr Erfahrungen als Andere und kann mitreden.


    Ist halt ähnlich wie die unzähligen Argumente rund um die [definition='12','[object Object]']Elektroauto[/definition]. Von wegen CO2-Last, Recycling, etc. Reden können alle gut und wirkliche Belege geprüft hat niemand.


    230 bar ist der Lagerdruck bei Wasserstoff ohne besondere Kühlung. Beim Tanken wird eine bestimmte Menge von ein paar Kilo gekühlt um über den Druck zu betanken. Das ist kein Dauerzustand. Ist hier recht deutlich erläutert.


    Der Preis für 1 kg Wasserstoff liegt bei € 9,50. Das ist deutschlandweit so geregelt. Ja, so eine Tankstelle ist sehr teuer.


    Also für die Pause nach einer Betankung bitte mal Belege einreichen.


    Danke

  • Falsche Infos. Es geht bei ca. 230 bar los und der Druck wird dann für jede Tankladung aufgebaut. 1 Minute pro Kilo ist der übliche Wert. Warum sollte er es schwer schaffen einen Druck aufzubauen? Halbherzige Aussagen von Unwissenden. Aber wie überall wird irgendwas in die Welt gesagt und das gläubig aufgesaugt.


    Bist du so ein Auto gefahren? Hast du getankt? Dann rede mit. Wissende haben Erfahrungen. Ich bin den Mirai 2 Tage gefahren und habe getankt.


    Ich hasse diese halbseidenen Aussagen zu Wasserstoff, Elektro und sonstwas. Ich habe gelesen oder gehört ... hast du Belege geprüft? Wenn nicht sei ruhig, wenn ja dann lass uns daran teilhaben. Wer so ein Auto gefahren ist und betankt hat können mitreden. Bitte alle die das nicht erlebt haben nicht zu spekulieren.

    Du kannst gerne deinen Unmut vernünftig äußern aber nicht in dieser Art bitte. Also bitte einfach weiter zum Thema diskutieren, danke 🙏🏽 euch.

  • Sorry Andreas,


    aber ich erwarte von Menschen die sich intensiv mit der eMobilität auseinandersetzen, dass sie sich entsprechend gut auch über andere Themen informieren. Und leider lese ich hier recht viele Sprüche die nur irgendwann von irgendwem gesagt wurden und ohne jede Prüfung weitergegeben werden, teilweise sogar faktisch falsch.


    Also bitte Fakten und Quellen damit jeder diese Ansagen nachvollziehen kann.

  • Sorry Andreas,


    aber ich erwarte von Menschen die sich intensiv mit der eMobilität auseinandersetzen, dass sie sich entsprechend gut auch über andere Themen informieren. Und leider lese ich hier recht viele Sprüche die nur irgendwann von irgendwem gesagt wurden und ohne jede Prüfung weitergegeben werden, teilweise sogar faktisch falsch.


    Also bitte Fakten und Quellen damit jeder diese Ansagen nachvollziehen kann.

    Ich habe mich sehr intensiv mit dem Thema Wasserstoff beschäftigt, konnte aber leider selbst noch kein Wasserstoffauto fahren. Ich habe in einem anderen Diskussionsforum darüber gelesen, das es unter bestimmten Umständen zu dieser Verlangsamung bei der Betankung kommen kann. Danach habe im Web gründlich nach verschiedenen technischen Aufbauarten von Wasserstofftankstellen gesucht, aber leider keine hilfreichen Details dazu gefunden ob es bei Mehrfachbetankung in einem sehr kurzem Zeitraum zu solchen Problemen kommen kann. Deswegen meine Frage hier im Forum, ob jemand Erfahrung hat oder genaueres weiß. Ich dachte meine alleine meine Frage zeigt schon, dass ich Zweifel daran hege. Ich wollte hier keine Gerüchte verbreiten, wenn das so rübergekommen ist entschuldige ich mich dafür!

  • Frank (Unser Mitglied Schraeg , 24 Wasserstoff-Videos auf seinem Youtube Kanal: playlist) kann sicher mehr sagen, ich hab nur Artikel gelesen und mehrere Videos zum Thema Tanken mit H gesehen. In einem dieser Videos musste jemand längere Zeit warten, bis er sein Auto betanken konnte.

  • Genau Peety, du bringst es genau auf dem Punkt, in Deutschland werden dort noch Steuergelder versenkt, wenn dieses Geld in die Ladeinfrastruktur gesteckt worden wäre, dann hätte DL eines er Besten Ladenetze.


    Und gegen die E-Autos und Tesla wird geschimpft, das soviel seltene Erden verbraucht, was gar nicht der Fall ist, in älteren Lithium wird verhältnismäßig viel Kobalt verbraucht, Tesla benötigt beim Model 3 für den Motor überhaupt kein Kobalt mehr, auch wurde der Einsatz bei den Zellen deutlich reduziert. Bei der Brennstoffzelle feiern Sie den Einsatz von Kobalt statt Platin als großen Erfolg,

  • Andrus :


    Namensnennung – Du musst angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade dich oder deine Nutzung besonders.


    erspart dir Anzeigen wegen Lizenzmissbrauch. Sorry.

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