Das Aufkommen billigen, erneuerbaren Wasserstoffs ist nahe.
Während der Preis von Windkraftanlagen sinkt, ist die Revolution der Wasserstoffbrennstoffzelle nahe.
Der Coradia iLint, der weltweit erste Wasserstoff-Triebzug für den Regionalverkehr, befindet sich am Bahnhof Basdorf. Dank des Brennstoffzellenantriebs fährt der Zug völlig emissionsfrei und leise. Die Niederbarnimerbahn will den klimafreundlichen Zug der Heidekrautbahn nutzen und so die nicht elektrifizierte Strecke noch umweltfreundlicher machen.
Wasserstoffgas ist seit Jahrzehnten der Triebkraftstoff der Befürworter sauberer Energie. Das Aufspalten von Elektronen aus H 2 -Molekülen erzeugt Elektrizität und ein Abfallprodukt: reines H 2 O. Es hat den zusätzlichen Vorteil, dass es lagerfähig ist (wenn auch bei hohem Druck oder niedrigen Temperaturen), und es kann ein Auto oder einen Generator innerhalb von Minuten auftanken Akkus laden, das Aufladen kann Stunden dauern.
Leider wird der größte Teil des Wasserstoffs, der heutzutage in Massen produziert wird, aus Erdgas (insbesondere Methan oder CH 4 ) hergestellt. Es ist aber auch möglich, Wasserstoff aus Elektrizität und Wasser mit einem Elektrolyseur herzustellen. Wenn es sich bei diesem Strom um erneuerbaren Strom handelt, kann Wasserstoff in seinem Lebenszyklus nahezu CO2-neutral sein.
Das Problem ist, dass die Elektrolyseure, die Wasserstoff aus erneuerbaren Energien herstellen können, in der Vergangenheit zu teuer waren. Aber das ändert sich laut einer neuen Veröffentlichung in Nature Energy .
Forscher von Universitäten in Deutschland und der Stanford University erstellten ein Finanzmodell für einen Windpark, der an einen Wasserstoffelektrolyseur angeschlossen ist. Sie haben die Strom- und Wasserstoffpreise so modelliert, als wäre dieses theoretische System in Deutschland und dann in Texas angesiedelt.Die Forscher schlussfolgerten, dass "erneuerbarer Wasserstoff voraussichtlich innerhalb der nächsten zehn Jahre mit der Versorgung mit fossilem Wasserstoff in großem Umfang wettbewerbsfähig werden wird".
Das Model
Anhand von Recherchen aus "Zeitschriftenartikeln, Branchendaten, öffentlich zugänglichen Berichten und Interviews mit Industriequellen" erstellten die Forscher ein theoretisches Modell, um zu bestimmen, ob die mit einem Elektrolyseur gepaarte Windenergie rentabel sein könnte. Das System war auf ein 1-Kilowatt-System normiert (eine übliche Technik für diese Art der wirtschaftlichen Modellierung) und es wurde angenommen, dass es mit einem Elektrolyseur für Polymerelektrolytmembran (PEM) gepaart ist, der schnell hochgefahren werden kann und einen nahezu konstanten Wirkungsgrad erreicht sobald eine kleine Schwellennutzung erreicht ist ", stellte die Zeitung fest.
In dem Modell könnte ein Investor entweder den gesamten Strom wieder an das Netz verkaufen oder bei niedrigen Strompreisen diese Energie für den Betrieb des PEM-Elektrolyseurs und den Verkauf des entstehenden Wasserstoffs zu Marktpreisen verwenden. Der Strompreis basiert auf historischen Preisen, die ein Jahr lang jede Stunde in Deutschland und Texas beobachtet wurden.
Die Forscher stellten fest, dass für den Bau eines Systems sowohl mit Wind als auch mit einem Wasserstoffelektrolyseur der Break-Even-Preis für Wasserstoff in Deutschland 3,23 EUR pro Kilogramm und in Texas 3,53 USD pro Kilogramm betragen muss. Gegenwärtig sind diese Preise für die Produktion von Wasserstoff in kleinem und mittlerem Maßstab in Ordnung, nicht jedoch für in großem Maßstab aus fossilen Brennstoffen synthetisierten Wasserstoff, der zwischen 1,5 und 2,5 Euro pro Kilogramm (1,70 bis 2,82 US-Dollar pro Kilogramm) liegt.
Das erklärt, warum wir heute nicht mehr erneuerbare Wasserstoffsysteme in freier Wildbahn sehen. Derzeit große Wasserstoff -Systeme wie in Deutschland Wasserstoff Zuge läuft auf H 2 aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Frühe Wasserstoff Projektentwicklerarbeiten auf erneuerbare Systeme zu erforschen in den USA, aber nur wenige konkrete Pläne gemacht worden.
Die Systemkosten werden voraussichtlich sinken
Die Forscher gingen jedoch davon aus, dass sie Trends in Wind- und erneuerbaren Wasserstoffsystemen betrachten und eine Schätzung darüber vornehmen könnten, wann diese Systeme auftauchen würden. Anhand von historischen Preisen zwischen 2003 und 2016 fanden sie heraus, dass die Preise für regenerative Wasserstoffsysteme um etwa 4,77 Prozent gefallen sind. Da die Kosten für Windkraftanlagen und Elektrolyseure jährlich sanken, stieg auch der Kapazitätsfaktor der Windkraftanlagen jährlich (so dass eine einzelne Turbine mehr Strom produziert).
Dies legt nahe, dass "erneuerbarer Wasserstoff in etwa einem Jahrzehnt mit den niedrigeren Preisen für industrielle Großwasserstoffe wettbewerbsfähig wird".
Natürlich muss industrieller Wasserstoff zu diesem Zeitpunkt mit billigen, nicht erneuerbaren Energien wie fossilen Brennstoffen konkurrieren. Wie oben erwähnt, kann die Speicherung von Wasserstoff eine Herausforderung sein, sodass der Bau geeigneter Tankstellen keine triviale Aufgabe ist.Wasserstoffbrennstoffzellenfahrzeuge sind derzeit ebenfalls nicht so verbreitet wie Elektrofahrzeuge, obwohl beide Branchen im Entstehen begriffen sind, sodass Wasserstoff aufholen könnte, wenn er im Transportwesen eine Nische findet (zum Beispiel im Fernverkehr). Es ist jedoch ein Schritt in die richtige Richtung, die Kosten für erneuerbaren Wasserstoff auf das gleiche Niveau zu bringen wie mit Methan synthetisierter Wasserstoff. Dies könnte zu mehr Investitionen in Brennstoffzellenfahrzeuge und Generatoren führen.
Schneller zur Parität
Um die Entwicklung erneuerbarer Wasserstoffanlagen zu beschleunigen, schlägt das Papier vor, dass geringfügige Anreize von Regierungen helfen könnten. In Deutschland genießt erneuerbarer Strom den sogenannten "Einspeisetarif", der als eine Art Preisaufschlag für saubere Energie gilt. Um die Entwicklung von erneuerbarem Wasserstoff zu fördern, könnte das Land auf "die Anforderung verzichten, erneuerbare Energie in das Netz einzuspeisen, um für die Preisprämie in Frage zu kommen".Erneuerbare Wasserstoff könnte also von einer vorgeschriebenen Preisprämie gegenüber fossil synthetisierten Wasserstoffs profitieren.
In den USA empfehlen die Forscher eine Investitionssteuergutschrift für Elektrolyseure, ebenso wie andere erneuerbare Energiequellen (von Solar über Biomasse bis hin zu Geothermie bis hin zu Batterien). In den USA "wird gezeigt, dass die Break-Even-Preise für erneuerbaren Wasserstoff bei einem Preisanstieg von 10 Prozent die Wettbewerbsfähigkeit bei der Versorgung mit fossilem Wasserstoff in großem Maßstab um etwa 1,5 Jahre beschleunigen", schätzt das Papier.
Solar profitierte von einer 30-prozentigen Investment Tax Credit. Wenn erneuerbare Wasserstoffsysteme dasselbe erhalten würden, könnten wir viereinhalb Jahre früher konkurrenzfähigen erneuerbaren Wasserstoff sehen.
https://arstechnica.com/science/2019/02/...-a-decade-researchers-say/ |
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